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KR102802966B1 - Wire and cable forming system and method - Google Patents

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KR102802966B1
KR102802966B1 KR1020227044651A KR20227044651A KR102802966B1 KR 102802966 B1 KR102802966 B1 KR 102802966B1 KR 1020227044651 A KR1020227044651 A KR 1020227044651A KR 20227044651 A KR20227044651 A KR 20227044651A KR 102802966 B1 KR102802966 B1 KR 102802966B1
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KR
South Korea
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polymer
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hardness
cable
cable component
Prior art date
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KR1020227044651A
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Korean (ko)
Other versions
KR20230013110A (en
Inventor
니콜라스 요한센
겐지로 다니모토
Original Assignee
다이킨 고교 가부시키가이샤
다이킨 아메리카, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 다이킨 고교 가부시키가이샤, 다이킨 아메리카, 인크. filed Critical 다이킨 고교 가부시키가이샤
Publication of KR20230013110A publication Critical patent/KR20230013110A/en
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    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21FWORKING OR PROCESSING OF METAL WIRE
    • B21F7/00Twisting wire; Twisting wire together
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01BCABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B11/00Communication cables or conductors
    • H01B11/02Cables with twisted pairs or quads
    • HELECTRICITY
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Abstract

폴리머 케이블 구성요소로 와이어 및 케이블 제품을 제조하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 시스템 및 방법은 제조 중에 케이블 구성요소의 압축 및 변형을 감소시키기 위해 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 증가시키는 것을 포함한다. 몇몇 경우에, 연선을 생성하는 프로세스 전 또는 중에 또는 케이블링 프로세스 중에 경도가 일시적으로 증가된다.Systems and methods for manufacturing wire and cable products from polymer cable components are provided. The systems and methods include increasing the stiffness of the polymer cable component to reduce compression and strain of the cable component during manufacturing. In some cases, the stiffness is temporarily increased prior to or during the process of creating a strand or during the cabling process.

Description

와이어 및 케이블 형성 시스템 및 방법Wire and cable forming system and method

관련 출원에 대한 상호 참조Cross-reference to related applications

본 출원은 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있는 2020년 6월 20일 출원된 미국 가출원 제63/041,878호의 이익을 주장한다.This application claims the benefit of U.S. Provisional Application No. 63/041,878, filed June 20, 2020, which is incorporated herein by reference in its entirety.

발명의 분야Field of invention

본 개시내용은 통신 케이블을 생성하는 것에 관한 것으로서, 더 구체적으로는 감소된 압착비(crush ratios)를 갖는 고성능 통신 케이블을 생성하기 위해 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 조절하는 것에 관한 것이다.The present disclosure relates to producing communication cables, and more particularly to controlling the hardness of polymer cable components to produce high performance communication cables having reduced crush ratios.

전력 또는 신호를 전송할 때, 다양한 수단이 이용될 수 있다. 본 명세서에 개시된 발명은 일반적으로 전류를 전송하기 위해 절연 코팅된 전도체를 이용하는 와이어 및 케이블 제품에 초점을 맞추고 있다.When transmitting power or signals, a variety of means may be utilized. The invention disclosed herein generally focuses on wire and cable products that utilize insulating coated conductors to transmit current.

와이어 및 케이블 제품을 설계할 때, 많은 인자가 고려되어야 한다. 이더넷, CATV 및 공장 현장 기반 시스템과 같은 용례는 크기, 전기적 특성 및 물리적 속성과 같은 특정 설계 특징을 지시할 수 있다. 크기의 경우, 케이블이 표준 연결, 배관, 배전관 및 전선관에 맞는 것이 중요할 수 있다. 전기적 특성의 경우, 정전용량, 인덕턴스, DC 저항, 전류 및 전압 전달 용량이 설계 고려 사항일 수 있다. 특정 특수 고대역폭 케이블의 경우, 감쇠, 전파 속도, 지연 스큐(skew), 임피던스, 삽입 손실 및 노이즈 완화와 같은 추가의 전기적 파라미터가 중요할 수도 있다. 물리적 속성의 경우, 화염 및 연기에 대한 내성, 내화학성, 내오존성, 내습성 및/또는 견인 강도가 고려해야 하는 통상의 속성이다. 다행히도, 와이어 및 케이블 제품을 구성하기 위한 최상의 옵션을 고려할 때 설계 엔지니어를 지원하기 위해 이용 가능한 많은 도구와 수학식이 있다.When designing wire and cable products, many factors must be considered. Applications such as Ethernet, CATV, and factory floor-based systems may dictate specific design features such as size, electrical characteristics, and physical properties. For size, it may be important that the cable fit into standard connections, conduits, distribution pipes, and wireways. For electrical characteristics, capacitance, inductance, DC resistance, current-carrying capacity, and voltage-carrying capacity may be design considerations. For certain special high-bandwidth cables, additional electrical parameters such as attenuation, propagation velocity, delay skew, impedance, insertion loss, and noise mitigation may be important. For physical properties, flame and smoke resistance, chemical resistance, ozone resistance, moisture resistance, and/or traction strength are common properties to consider. Fortunately, there are many tools and equations available to assist design engineers in considering the best options for constructing wire and cable products.

와이어 및 케이블을 제조하기 위한 프로세스는 전형적으로 본질적으로 연속적이다. 연속 제조 라인은 전형적으로 라인 프로세스를 시작하기 위해 재료가 풀림되거나 분배되는 풀림부(pay-out)를 포함한다. 일관된 라인 속도를 촉진하기 위해 풀림되는 재료의 부분을 확보하는 것을 돕는 축적기(accumulator)가 있을 수도 있다. 전형적으로 제조된 제품이 일관된 라인 속도로 제조될 수 있고 완성된 제품이 롤 또는 다른 형태의 패키징 상에 권취될 수 있도록 하는 축적기를 또한 가질 수도 있는 권취부(take-up)가 라인 단부에 있다. 이들 유형의 작업은 무엇보다도, 절연, 트위닝(twinning), 케이블링(cabling), 편조(braiding), 자켓팅(jacketing), 및 와이어 및 케이블 제품을 설정된 길이로 배치하는 것을 포함할 수 있다. 대부분의 와이어 및 케이블 제품에서, 제1 단계는 절연 프로세스이다. 이는 전도체를 전기적으로 절연하기 위해 전도체가 폴리머 재료로 코팅하거나 커버되는 것이다.The process for manufacturing wire and cable is typically continuous in nature. A continuous manufacturing line typically includes a pay-out where material is unwound or dispensed to begin the line process. There may be an accumulator to help secure a portion of the unwound material to facilitate a consistent line speed. At the end of the line is a take-up which may also have an accumulator to allow the manufactured product to be manufactured at a consistent line speed and for the finished product to be wound onto rolls or other forms of packaging. These types of operations may include, among others, insulation, twinning, cabling, braiding, jacketing, and laying out wire and cable products into set lengths. In most wire and cable products, the first step is the insulation process. This is where the conductors are coated or covered with a polymeric material to electrically insulate them.

절연 프로세스 중 및 후에, 의도된 사양을 충족시키는 최종 제품의 능력에 영향을 미칠 수 있는 힘이 마주치게 될 가능성이 있을 것이다. 예를 들어, 동축형 케이블의 경우, 내부 절연층과 내부에 포함된 전기 신호를 보호하기 위해 포일 및/또는 금속 편조부(metal braid)를 추가하는 것이 바람직하다. 금속 편조 장비는 그것이 에워싸고 있는 절연체의 표면을 따라 압입부를 생성할 수 있다는 것이 잘 알려져 있다. 달리 말하면, 절연체 표면은 그 위에 적용되는 금속 와이어보다 종종 더 연성이기 때문에 편조 차폐 와이어의 베어 스트랜드(bare strands)는 아래의 절연체의 표면을 변형시킬 것이다. 절연재의 이들 변형은 정전용량과 삽입 손실이 증가함에 따라 신호를 전송하는 최종 케이블의 능력에 영향을 미칠 수 있다. 이들 침하를 고려하기 위해, 설계 엔지니어는 인상 깊이를 고려하기 위해 여분의 절연 재료를 추가할 수도 있다.During and after the insulation process, forces may be encountered that may affect the ability of the final product to meet its intended specifications. For example, in the case of coaxial cables, it is desirable to add foil and/or metal braid to protect the inner insulation layer and the electrical signals contained therein. It is well known that metal braiding equipment can create indentations along the surface of the insulation it surrounds. In other words, since the insulation surface is often more ductile than the metal wires applied over it, the bare strands of the braided shield wire will deform the surface of the insulation underneath. These deformations of the insulation can affect the ability of the final cable to transmit signals as the capacitance and insertion loss increase. To account for these depressions, the design engineer may add extra insulation material to account for the depth of the impression.

다중 전도체 케이블의 경우, 종종 트위너(twinner), 번처(buncher) 또는 케이블러(cabler)라 칭하는 트위스팅 메커니즘을 통해 다양한 절연 전도체가 함께 모이게 된다. 각각의 이들 메커니즘에서 마주치게 되는 힘은 케이블의 폴리머 구성요소를 압축하고 변형할 수 있다. 다시, 케이블 설계자는 임의의 압축을 보상하기 위해 절연재를 추가할 가능성이 있고, 따라서 최종 제품의 크기와 비용을 증가시킨다. 유사한 압축력이 자켓팅 및 배치 작업 중에 경험될 수도 있다. 압축력에 의해 야기된 임의의 변형을 보상하기 위해, 더 두꺼운 및/또는 더 강성 자켓팅 층이 사용될 수도 있는데, 이는 최종 제품에 크기와 비용의 모두를 추가한다.In multiconductor cables, the various insulated conductors are often brought together by a twisting mechanism, often called a twinner, buncher, or cabler. The forces encountered in each of these mechanisms can compress and deform the polymer components of the cable. Again, the cable designer may add insulation to compensate for any compression, thus increasing the size and cost of the final product. Similar compressive forces may be experienced during jacketing and laying operations. To compensate for any deformation caused by the compression forces, thicker and/or stiffer jacketing layers may be used, which adds both size and cost to the final product.

때때로 케이블 구성요소에 작용하는 대향력 또는 압축력은 본질적으로 주기적일 수 있다. 예를 들어, 휠이 적절하게 정렬되지 않으면, 이는 원형 회전으로 횡단함에 따라 전후로 요동할 수도 있다. 이는 재료의 사인파 변형을 생성할 수 있다. 이 사인파 패턴이 의도된 인가 주파수(또는 그 고조파)와 일치하면, 신호 무결성이 손상될 수 있다. 이러한 힘의 영향을 감소시키는 것을 돕기 위한 기존의 방법은, 본질적으로 일관적이든 사인파이든 제조 라인 속도를 감소시키는 것을 포함한다. 제품이 제조될 때 제조 장비에 의해 야기되는 압축력을 완화하고 감소시키기 위해 속도가 감소될 수 있다. 이러한 이유로, 장비가 잠재적인 속도의 일부로 운전되는 것이 통상적이다. 그러나, 이는 장비가 그 최대 잠재력으로 이용될 수 없기 때문에 바람직하지 않다.Sometimes the opposing or compressive forces acting on the cable components can be periodic in nature. For example, if the wheel is not properly aligned, it may wobble back and forth as it traverses the circular rotation. This can create a sinusoidal deformation of the material. If this sinusoidal pattern coincides with the intended application frequency (or a harmonic thereof), signal integrity can be compromised. Conventional methods to help reduce the effects of these forces, whether coherent or sinusoidal in nature, include reducing the speed of the manufacturing line. The speed can be reduced to relieve and reduce the compressive forces introduced by the manufacturing equipment as the product is manufactured. For this reason, it is common for the equipment to be operated at a fraction of its potential speed. However, this is not desirable because the equipment cannot be utilized to its full potential.

압축력이 잠재적으로 문제를 생성할 수 있는 다른 방식은 용량성 타겟에 관한 것이다. 정전용량은 금속 표면 사이의 거리와 금속 표면 사이의 재료의 특성의 함수이다. 와이어 및 케이블의 경우, 전도성 표면은 무엇보다도 근접한 2개의 전도체 또는 근접한 차폐부와 전도체를 포함할 수 있다. 이들 전도성 표면 사이의 거리는 와이어 및 케이블 제품을 제조할 때 주요 설계 고려 사항이다. 따라서, 적절한 전도체간 거리가 달성되는 것을 보장하도록 주의가 기울어져야 한다.Another way in which compressive forces can potentially create problems is with capacitive targets. Capacitance is a function of the distance between metal surfaces and the properties of the material between the metal surfaces. In the case of wires and cables, conductive surfaces may include, among other things, two closely spaced conductors or a closely spaced shield and conductor. The distance between these conductive surfaces is a key design consideration when manufacturing wire and cable products. Therefore, care must be taken to ensure that adequate conductor-to-conductor distance is achieved.

몇몇 실시예에서, 2개의 절연 전도체가 함께 형성되어 연선(twisted pair)을 생성한다. 유사하게, 많은 절연 전도체가 함께 형성되어 다중 전도체 케이블링된 유닛을 생성할 수도 있다. 2개의 절연 전도체가 함께 트위스팅된 경우, 연선 유닛의 길이를 따라 나선형 패턴이 달성된다. 연선 유닛은 전형적으로 2개의 일반적으로 원형 절연 전도체의 간극에 포함된 금속 전도체, 절연 재료 및 공기로 구성된다. 공기는 매우 바람직한 유전 재료라는 것은 잘 알려져 있다. 예를 들어, 공기는 1.0의 유전율을 갖고, 폴리올레핀과 같은 재료는 2.3 내지 2.6의 전형적인 유전율 범위를 갖는다. 따라서, 더 많은 공기가 연선 유닛의 간극 내에 보존될수록, 전기적 결과가 더 바람직하다. 그러나, 케이블링 프로세스 동안 마주치게 되는 압축력이 이들 절연 전도체를 더 근접하여 함께 모이게 하기 때문에, 절연 재료가 이들 간극으로 변위될 수 있고, 따라서 총 공기 함량을 감소시킨다. 결과는 더 높은, 일반적으로 덜 바람직한 정전용량 및 몇몇 경우에 신호의 전파 능력을 감소시킬 수 있는 감소된 신호 속도일 수 있다.In some embodiments, two insulated conductors are formed together to form a twisted pair. Similarly, many insulated conductors may be formed together to form a multi-conductor cabled unit. When two insulated conductors are twisted together, a helical pattern is achieved along the length of the twisted unit. The twisted unit typically consists of a metallic conductor, an insulating material, and air contained within the gap of two generally circular insulated conductors. It is well known that air is a very desirable dielectric material. For example, air has a permittivity of 1.0, while materials such as polyolefins have a typical permittivity range of 2.3 to 2.6. Therefore, the more air that is retained within the gap of the twisted unit, the more desirable the electrical results. However, since the compressive forces encountered during the cabling process force these insulated conductors closer together, the insulating material may be displaced into these gaps, thus reducing the total air content. The result can be higher, usually less desirable, capacitance and, in some cases, reduced signal speed which can reduce the ability of the signal to propagate.

연선 통신 케이블과 같은 절연 전도체는 전형적으로 건물의 플레넘 영역에서 고주파 신호 전송을 위해 사용된다. 연선 데이터 케이블 실시예에서, 개별 전도성 와이어는 폴리머를 사용하여 절연되고, 이어서 2개의 이러한 절연 전도체가 서로의 주위에서 트위스팅되어 단일 연선을 형성한다. 연선 케이블은 전형적으로 단일 외부 자켓 내에 포함된 다수의 연선으로 구성되어 케이블을 형성한다. 케이블 내의 각각의 연선은 인접한 연선 사이의 전기적 결합(즉, 누화)을 감소시키기 위해 상이한 꼬임(lay)(통상적으로 mm/turn 단위로 측정됨)으로 트위스팅될 수도 있다.Insulated conductors, such as twisted pair telecommunication cables, are typically used for high frequency signal transmission in the plenum area of a building. In a twisted pair data cable embodiment, the individual conductive wires are insulated using a polymer, and then two of these insulated conductors are twisted around each other to form a single strand. A twisted pair cable typically consists of a plurality of strands contained within a single outer jacket to form the cable. Each strand within the cable may be twisted in a different lay (typically measured in mm/turn) to reduce electrical coupling (i.e., crosstalk) between adjacent strands.

개별 절연 전도체를 함께 트위스팅하는 프로세스는 종종 폴리머 절연층을 압축한다. 절연층을 압축하는 힘의 크기는 트위스팅 장비와 트위스트의 기밀성(즉, 인치당 턴의 수)에 따라 다양하다. 절연 전도체를 트위스팅함으로써 야기되는 압축력은 절연층의 변형 및 2개의 전도체를 분리하는 절연층의 두께의 감소를 야기한다. 이는 2개의 전도성 와이어 사이에서 측정된 증가된 정전용량을 야기하고, 따라서 연선 유닛의 전체 임피던스를 저하시킨다.The process of twisting the individual insulated conductors together often compresses the polymer insulation layer. The amount of force that compresses the insulation layer varies depending on the twisting equipment and the tightness of the twist (i.e., the number of turns per inch). The compressive force caused by twisting the insulated conductors causes deformation of the insulation layer and a decrease in the thickness of the insulation layer separating the two conductors. This causes an increased capacitance measured between the two conducting wires, and thus a decrease in the overall impedance of the stranded unit.

비틀림력(절연 전도체가 함께 트위스팅될 때 마주치게 되는 유형 또는 힘)의 경우 변형이 균일하지 않을 수도 있다는 것이 또한 언급되어야 한다. 이는 절연재가 비틀림력의 방향에 따라 불균형하게 변위될 수도 있기 때문이다. 이는 균형화된 쌍 용례에서 특히 바람직하지 않다. 예를 들어, 2개의 절연 전도체를 갖는 연선 유닛을 수반하는 몇몇 용례에서, 2개의 절연 전도체의 각각 내의 신호가 다른 전도체의 거울상(mirror image)인 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 트위스팅된 유닛의 각각의 절연 전도체와 결합하는 전기적 노이즈는 동일한 방식으로 결합하여, 이에 의해 전자 필터링 메커니즘이 노이즈 요소를 제거할 수 있게 한다. 쌍 내의 하나의 절연 전도체의 형상이 불균형할 때, 원하는 신호로부터 임의의 노이즈 요소를 차감하기가 어려워진다. 종종 와이어 및 케이블 제품의 사양은, 전송 쌍 사이의 노이즈의 양이 신호 전송을 방해하지 않을 정도로 충분히 낮을 것인 것을 보장하기 위해 근단 및 원단 누화 사양의 모두를 갖는다. 절연 전도체가 양호하게 균형화되지 않으면, 이들 사양을 충족하는 능력이 더 어려워질 수 있다.It should also be noted that in the case of twisting forces (the type or force encountered when the insulated conductors are twisted together), the deformation may not be uniform. This is because the insulation may be displaced unevenly depending on the direction of the twisting force. This is particularly undesirable in balanced pair applications. For example, in some applications involving a twisted pair unit having two insulated conductors, it is desirable for the signal within each of the two insulated conductors to be a mirror image of the other conductor. In this way, electrical noise coupled into each insulated conductor of the twisted unit couples in the same manner, thereby allowing electronic filtering mechanisms to remove the noise component. When the geometry of one insulated conductor within the pair is unbalanced, it becomes difficult to subtract any noise component from the desired signal. Often, specifications for wire and cable products have both near-end and far-end crosstalk specifications to ensure that the amount of noise between the transmission pair is sufficiently low so as not to interfere with signal transmission. If the insulated conductors are not well balanced, the ability to meet these specifications may become more difficult.

케이블 설계자가 제조 프로세스 중에 마주치게 되는 힘으로부터 발생하는 임의의 절연 변위 또는 변형을 상쇄하기 위해 얼마나 많은 추가 절연 재료가 필요한지를 고려할 때, 절연 재료의 연성이 이해되어야 한다. 이들은 일반적으로 본질적으로 영구적인 변위 및 변형이기 때문에, 화합물의 경도를 이해하는 것이 가장 적절하다. 종종 파스칼로 표현되는 경도는 재료의 표면 변형에 대한 내성을 측정한다. 달리 말하면, 경도는 국소 표면 변형에 대한 내성이다. 압입 경도는 브리넬, 마이어, 비커스, 로크웰 및/또는 쇼어 경도계를 포함하는 다양한 방법으로 측정될 수 있다. 예를 들어, 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP), 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에테르 에테르 케톤(PEEK), 폴리에테르 케톤 케톤(PEKK), 폴리염화비닐(PVC) 등과 같은 폴리머 재료의 경우, 쇼어 D 경도 스케일이 통상적으로 사용된다. 고무와 같은 다른 재료의 경우, 쇼어 A와 같은 다른 쇼어 스케일이 사용될 수 있다. 쇼어 D의 경우, 시험 프로토콜은 ASTM D2240 및/또는 ISO 868에 정의되어 있고, 여기에서 기준선 경도 기준으로서 사용될 것이다.When considering how much additional insulation material is needed to compensate for any insulation displacement or deformation resulting from forces encountered during the manufacturing process, the ductility of the insulation material must be understood. Since these are generally permanent displacements and deformations, it is most appropriate to understand the hardness of the compound. Hardness, often expressed in Pascals, measures the resistance of a material to surface deformation. In other words, hardness is the resistance to localized surface deformation. Indentation hardness can be measured by a variety of methods, including Brinell, Meyer, Vickers, Rockwell, and/or Shore hardness scales. For polymeric materials such as fluorinated ethylene propylene (FEP), polyethylene (PE), polypropylene (PP), polyether ether ketone (PEEK), polyether ketone ketone (PEKK), polyvinyl chloride (PVC), etc., the Shore D hardness scale is commonly used. For other materials, such as rubber, other Shore scales, such as Shore A, may be used. For Shore D, the test protocol is defined in ASTM D2240 and/or ISO 868 and will be used here as the baseline hardness standard.

주위 온도 조건의 변화는 재료의 연성에 영향을 미칠 수 있다는 것이 이해된다. 예를 들어, 따뜻한 날씨의 기후에서는, 주위 온도가 계절적으로 높은 달 동안에 제조 현장의 온도 제어가 필요할 수 있어, 이에 의해 제조 현장의 임의의 폴리머 재료의 경도가 감소한다. 부가적으로, 케이블 구성요소가 압축력, 비틀림력 또는 다른 변형력을 받게 될 때, 열이 케이블 구성요소 내에 발생된다. 몇몇 용례에서, 연관된 힘은 구성요소가 변형될 때 주위 온도 초과로 구성요소의 온도를 증가시켜, 이에 의해 구성요소의 경도를 감소시키고 해당 변형 이벤트 뿐만 아니라 임의의 후속 변형 이벤트에서 변형에 대한 그 민감성을 증가시킨다.It is understood that changes in ambient temperature conditions can affect the ductility of a material. For example, in warm climates, temperature control of the manufacturing site may be required during the months when ambient temperatures are seasonally high, thereby reducing the stiffness of any polymeric material in the manufacturing site. Additionally, when a cable component is subjected to compressive, torsional, or other straining forces, heat is generated within the cable component. In some applications, the forces involved increase the temperature of the component above the ambient temperature as the component deforms, thereby reducing the stiffness of the component and increasing its susceptibility to deformation during that deformation event as well as any subsequent deformation events.

반대로, 화합물이 주위 온도 미만으로 냉각되면, 화합물의 경도가 증가될 수 있다. 이 경화는 재료를 변형시키거나 재료에 압입부를 야기할 수 있는 압축력에 대해 재료를 더 내성이 있게 할 수 있다.Conversely, if the compound is cooled below ambient temperature, the hardness of the compound may increase. This hardening may make the material more resistant to compressive forces that could deform the material or cause indentations in the material.

온도 조정이 압축 이벤트 이후에 지속될 필요는 없다. 본 명세서에 설명된 변형은 본질적으로 영구적이기 때문에(즉, 탄성이 아님), 개시된 방법은 단지 압축 이벤트 전에 또는 중에만 적용될 필요가 있다. 일단 압축 이벤트가 끝나면, 재료는 주위 온도로 복귀되도록 허용될 수도 있다. 전술된 다른 방법은 본질적으로 더 영구적이다(기계 감속, 외피 층 추가, 또는 절연재에 더 경성 재료 추가와 같은). 재료 경도의 일시적 조정을 이용함으로써, 이들 해결책의 많은 악영향이 회피될 수 있다.The temperature adjustment need not persist beyond the compression event. Since the deformations described herein are inherently permanent (i.e., not elastic), the disclosed methods need only be applied prior to or during the compression event. Once the compression event is over, the material may be allowed to return to ambient temperature. Other methods described above are inherently more permanent (such as mechanical slowdown, adding a skin layer, or adding a stiffer material to the insulation). By utilizing a temporary adjustment of the material hardness, many of the adverse effects of these solutions can be avoided.

폴리머 케이블 구성요소를 변형시키는 효과에 대응하기 위해 절연재를 추가하는 것보다 비용이 적게 드는 화합물을 경화시키거나 인가되는 압축력을 감소시키는 방법을 갖는 것이 산업계에서 바람직하다. 절연재에 대한 압축력의 영향을 감소시키기 위해 통합된 임의의 방법이 장비 자체의 위치설정의 거의 또는 전혀 수정 없이 현재 기계류 푸트프린트 내에 맞출 수 있는 것이 또한 바람직하다. 하나의 이러한 방법은 화합물의 경도의 시프트를 생성하기 위해 화합물의 온도를 제어하는 것이다. 더 경성 화합물은 더 연성 화합물보다 압축력에 덜 영향을 받을 것으로 이해된다. 쇼어 D 스케일을 사용할 때, 더 높은 숫자는 화합물의 더 경성 상태를 표시한다. 이는 동일한 재료 유형을 취하고, 유일한 변화는 재료 자체의 온도이다.It is desirable in the industry to have a method of hardening the compound or reducing the applied compressive force, which is less costly than adding insulation to counteract the effect of straining the polymer cable component. It is also desirable that any method incorporated to reduce the effect of compressive force on the insulation be able to fit within current machinery footprints with little or no modification to the positioning of the equipment itself. One such method is to control the temperature of the compound to produce a shift in the hardness of the compound. It is understood that a harder compound will be less affected by compressive force than a softer compound. When using the Shore D scale, a higher number indicates a harder state of the compound. This takes the same material type, the only change being the temperature of the material itself.

전술된 바와 같이, 제조 프로세스 동안 마주치게 되는 힘에 의해 야기된 변형을 감소시키는 것은 성능을 개선하고 비용을 감소시킬 수 있다. 일시적인 온도 변화를 통해 재료 경도를 시프트함으로써, 양자 모두가 달성될 수 있다.As previously mentioned, reducing the deformation caused by forces encountered during the manufacturing process can improve performance and reduce costs. Both can be achieved by shifting the material hardness through a temporary temperature change.

폴리머 케이블 구성요소의 경도를 증가시킴으로써, 폴리머 절연층, 크로스 웨브 필러, 폴리머 튜브 또는 다른 폴리머 케이블 구성요소의 변형이 감소될 수 있다. 이 변형은 전형적으로 도르래(휠) 및 권취부와 같은 기계 디바이스의 트위스팅, 편조와 같은 제조 작업 중 압축력 또는 비틀림력에 의해 야기된다.By increasing the stiffness of the polymer cable component, the deformation of the polymer insulation layer, cross web filler, polymer tube, or other polymer cable component can be reduced. This deformation is typically caused by compressive or torsional forces during manufacturing operations such as twisting, braiding, or mechanical devices such as pulleys (wheels) and windings.

재료의 하네스를 증가시키는 비용 효율적인 방법이 요구된다. 압축력이 인가되는 지점 또는 그 부근에서 절연 재료를 냉각시키는 방법이 요구된다. 이러한 방식으로, 재료의 경도가 주위 온도에 있을 때에 비해 증가될 수 있고 압축력에 의해 야기된 변형이 감소될 수 있다.A cost-effective method of increasing the harness of a material is required. A method of cooling an insulating material at or near the point where a compressive force is applied is required. In this manner, the hardness of the material can be increased compared to when it is at ambient temperature and the deformation caused by the compressive force can be reduced.

본 개시내용은 일반적으로 재료의 경도 및/또는 영 모듈러스(Young's modulus)를 일시적으로 변경하는 방법을 포함하는 와이어 및 케이블 제품의 생성에 관한 것이다.The present disclosure generally relates to the production of wire and cable products including methods for temporarily changing the hardness and/or Young's modulus of a material.

몇몇 개시된 실시예는 연속 또는 반연속 제조 프로세스의 일부로서 인라인으로 사용될 수도 있는 폴리머 절연재의 경도 및/또는 영 모듈러스를 상승시키기 위한 방법 및 디바이스에 관한 것이다. 몇몇 개시된 실시예는 폴리머 케이블 구성요소에 대한 압축력의 영향을 감소시키는 방법에 관한 것으로서, 방법은 주위 조건 하에서의 폴리머 케이블 구성요소의 경도인 제1 경도를 갖는 폴리머 케이블 구성요소를 제공하는 단계; 제1 경도와는 상이한 제2 경도로 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계; 폴리머 케이블 구성요소에 압축력을 인가하는 단계; 폴리머 케이블 구성요소가 제1 경도로 복귀할 수 있게 하는 단계를 포함한다.Some disclosed embodiments relate to methods and devices for increasing the hardness and/or Young's modulus of polymeric insulation, which may be used inline as part of a continuous or semi-continuous manufacturing process. Some disclosed embodiments relate to methods for reducing the effect of a compressive force on a polymeric cable component, the methods comprising: providing a polymeric cable component having a first hardness, which is a hardness of the polymeric cable component under ambient conditions; temporarily changing the hardness of the polymeric cable component to a second hardness, wherein the second hardness is different than the first hardness; applying a compressive force to the polymeric cable component; and allowing the polymeric cable component to return to the first hardness.

몇몇 개시된 실시예는 연선을 형성하기 방법에 관한 것으로서, 방법은 제1 폴리머 절연층에 의해 전기적으로 절연된 제1 전도체를 포함하는 제1 폴리머 절연 전도체 및 제2 폴리머 절연층에 의해 전기적으로 절연된 제2 전도체를 포함하는 제2 폴리머 절연 전도체를 제공하는 단계; 제1 절연 전도체를 극저온 유체에 노출하는 단계; 및 제1 및 제2 폴리머 절연 전도체를 서로의 주위에 트위스팅하여 연선을 형성하는 단계를 포함한다.Some disclosed embodiments relate to a method of forming a strand, comprising: providing a first polymer insulated conductor comprising a first conductor electrically insulated by a first polymer insulating layer and a second polymer insulated conductor comprising a second conductor electrically insulated by a second polymer insulating layer; exposing the first insulated conductor to a cryogenic fluid; and twisting the first and second polymer insulated conductors around one another to form a strand.

몇몇 실시예에서, 폴리머 절연 전도체와 같은 폴리머 케이블 구성요소는 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 조정하기 위해 상이한 시간 기간 동안 냉각된 유체에 노출된다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 절연 전도체와 같은 폴리머 케이블 구성요소는 감소된 지연 스큐를 갖는 케이블을 생성하기 위해 상이한 시간 기간 동안 냉각된 유체에 노출된다.In some embodiments, a polymer cable component, such as a polymer insulated conductor, is exposed to a cooled fluid for different periods of time to adjust the hardness of the polymer cable component. In some embodiments, a polymer cable component, such as a polymer insulated conductor, is exposed to a cooled fluid for different periods of time to produce a cable having reduced delay skew.

몇몇 개시된 실시예는 폴리머 케이블 구성요소의 변형을 감소시키고 절연 전도체 및 다른 케이블 구성요소의 원형도를 보존하기 위해 통신 케이블을 제조하는 방법에 관한 것이다.Some disclosed embodiments relate to methods of manufacturing communication cables to reduce deformation of polymer cable components and preserve the circularity of the insulating conductors and other cable components.

몇몇 개시된 실시예는 개선된 전기적 특성을 갖는 와이어 및 케이블 제품을 제조하기 위한 시스템의 장비에 관한 것이다. 이들 실시예 중 몇몇은 예를 들어 냉각된 유체 또는 냉각된 고체 표면과 같은 냉각 매체를 보유하기 위한 냉각 용기 및/또는 2차 구조체에 관한 것이다.Some of the disclosed embodiments relate to equipment for systems for manufacturing wire and cable products having improved electrical properties. Some of these embodiments relate to cooling vessels and/or secondary structures for holding a cooling medium, such as, for example, a cooled fluid or a cooled solid surface.

몇몇 개시된 실시예는 감소된 연료 부하를 갖는 통신 케이블을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이들 실시예 중 몇몇은 더 적은 총 폴리머 절연재를 갖는 케이블이 더 낮은 총 연료 부하 및 개선된 가연성 및/또는 흡연 특성을 갖도록 전통적인 케이블에 비해 더 낮은 총 폴리머 절연재를 갖는 와이어 및 케이블 제품을 형성하는 방법에 관한 것이다. 몇몇 개시된 실시예는 더 빠른 속도로 통신 케이블을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이들 실시예 중 몇몇은 더 빠른 속도로 트위닝 장치를 동작하는 것과 관련되며, 이는 전형적으로 폴리머 절연층에 대한 압축력을 증가시킨다. 이들 실시예 중 몇몇은 트위너가 더 빠른 속도로 운전될 수 있고 허용 가능한 변형량과 원하는 전기적 특성을 갖는 케이블을 생성할 수 있도록 트위닝 전에 폴리머 절연재를 경화하는 것에 관련된다.Several of the disclosed embodiments relate to methods of manufacturing communication cables having reduced fuel loads. Several of these embodiments relate to methods of forming wire and cable products having lower total polymer insulation than conventional cables, such that the cables have lower total fuel loads and improved flammability and/or smoking characteristics. Several of the disclosed embodiments relate to methods of manufacturing communication cables at higher speeds. Several of these embodiments relate to operating the twinning apparatus at higher speeds, which typically increases the compressive force on the polymer insulation layer. Several of these embodiments relate to curing the polymer insulation prior to twinning so that the twinner can be operated at higher speeds and still produce cables having acceptable strain and desired electrical properties.

개시된 발명은 예를 들어 고체, 발포체, 프로파일 압출, 절연층, 중공 튜브, 크로스 웨브, 로드 필러, 필름, 테이프, 편조 프로세스를 수반하는 동축 구조 및/또는 다층 절연재를 포함하는 임의의 형태의 폴리머 케이블 구성요소 또는 케이블 구조에 적용될 수도 있다.The disclosed invention may be applied to any form of polymer cable component or cable structure, including for example solid, foam, profile extrusion, insulation layer, hollow tube, cross web, load filler, film, tape, coaxial structure involving braiding process and/or multilayer insulation.

절연 와이어가 연선으로 트위스팅됨에 따라 절연층의 변형을 감소시키는 것에 추가하여, 개시된 발명은 예를 들어, 편조부 인상(impressions) 또는 권취부, 도르래 또는 휠과 같은 기계 시스템과 같은 압축력에 노출되는 임의의 폴리머 재료의 변형을 감소시키는 데 사용될 수도 있다.In addition to reducing deformation of the insulation layer as the insulating wire is twisted into a strand, the disclosed invention may also be used to reduce deformation of any polymeric material exposed to compressive forces, such as, for example, braided impressions or mechanical systems such as windings, pulleys or wheels.

상기 내용은 청구된 주제의 몇몇 양태의 기본적인 이해를 제공하기 위해 단순화된 요약을 제공한다. 이 요약은 광범위한 개요가 아니다. 이는 핵심 또는 중요 요소를 식별하거나 청구된 주제의 범주를 서술하도록 의도된 것이 아니다. 그 유일한 목적은 이하에 제시되는 더 상세한 설명의 도입부로서 간단화된 형태로 몇몇 개념을 제시하는 것이다.The above provides a simplified summary to provide a basic understanding of some aspects of the claimed subject matter. This summary is not an extensive overview. It is not intended to identify key or critical elements or to delineate the scope of the claimed subject matter. Its sole purpose is to present some concepts in a simplified form as a prelude to the more detailed description that is presented below.

본 명세서에 합체되어 그 부분을 형성하는 첨부 도면은 본 개시내용의 여러 양태를 예시하고, 상세한 설명과 함께 본 개시내용의 원리를 설명하는 역할을 한다:
도 1은 본 개시내용에 따른 절연 전도체의 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다.
도 2a 및 도 2b는 연선의 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다.
도 3은 본 개시내용에 따른 절연 전도체의 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다.
도 4a 내지 도 4c는 본 개시내용에 따른 냉각 용기의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 개시내용에 따른 2차 구조체를 갖는 냉각 용기의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 6은 압착비 데이터의 그래프를 도시하고 있다.
도 7은 노출 시간에 대한 표면 온도 데이터 및 압착비 데이터의 그래프를 도시하고 있다.
도 8은 발포 절연 전도체의 단면 이미지를 도시하고 있다.
도 9는 노출 시간에 대한 발포체 및 고체 폴리머 절연재에 대한 표면 온도 데이터의 그래프를 도시하고 있다.
도 10은 시간 경과에 따른 발포체 및 고체 폴리머 절연 구리 전도체의 온도를 도시하고 있다.
도 11은 시간 경과에 따른 발포체 및 고체 폴리머 절연 구리 전도체의 온도를 도시하고 있다.
도 12는 본 개시내용에 따른 연선의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 13은 본 개시내용에 따른 케이블의 실시예의 도면을 도시하고 있다.
도 14는 본 개시내용에 따른 케이블의 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다.
도 15는 본 개시내용에 따른 케이블의 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다.
도 16은 본 개시내용에 따른 절연 전도체의 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다.
도 17은 본 개시내용에 따른 케이블의 실시예의 개략적인 단면도를 도시하고 있다.
도 18은 본 개시내용에 따른 케이블의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 19a 내지 도 19c는 본 개시내용에 따른 냉각 용기의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 20a 내지 도 20c는 본 개시내용에 따른 냉각 용기의 실시예의 개략도를 도시하고 있다.
도 21은 액체 질소로의 노출 시간에 대한 고체 FEP의 쇼어 D 경도의 그래프를 도시하고 있다.
도 22는 액체 질소로의 노출 후에 주위 분위기로의 노출 시간에 대한 고체 FEP의 쇼어 D 경도의 그래프를 도시하고 있다.
도 23a 내지 도 23c는 액체 질소로의 노출 후에 주위 분위기로의 노출 시간에 대한 고체 FEP의 쇼어 D 경도의 그래프를 도시하고 있다.
도 24는 액체 질소로의 노출 시간에 대한 발포체 FEP의 쇼어 D 경도의 그래프를 도시하고 있다.
도 25는 액체 질소로의 노출 후에 주위 분위기로의 노출 시간에 대한 발포체 FEP의 쇼어 D 경도의 그래프를 도시하고 있다.
도 26은 액체 질소로의 노출 후에 주위 분위기로의 노출 시간에 대한 발포체 FEP의 쇼어 D 경도의 그래프를 도시하고 있다.
도 27은 액체 질소로의 노출 시간에 대한 고체 및 발포체 FEP의 쇼어 D 경도의 비교를 도시하고 있다.
도 28은 액체 질소로의 노출 후에 주위 분위기로의 노출 시간에 대한 고체 및 발포체 FEP의 쇼어 D 경도의 비교를 도시하고 있다.
도 29는 액체 질소로의 노출 후에 주위 분위기로의 노출 시간에 대한 고체 및 발포체 FEP의 온도의 비교를 도시하고 있다.
The accompanying drawings, which are incorporated in and form a part of this specification, illustrate several aspects of the present disclosure and, together with the description, serve to explain the principles of the present disclosure:
FIG. 1 illustrates a schematic cross-sectional view of an embodiment of an insulated conductor according to the present disclosure.
Figures 2a and 2b illustrate schematic cross-sectional views of an embodiment of a longitudinal line.
FIG. 3 illustrates a schematic cross-sectional view of an embodiment of an insulating conductor according to the present disclosure.
FIGS. 4A to 4C illustrate schematic diagrams of embodiments of cooling vessels according to the present disclosure.
FIGS. 5A and 5B illustrate schematic diagrams of embodiments of a cooling vessel having a secondary structure according to the present disclosure.
Figure 6 shows a graph of compression ratio data.
Figure 7 shows a graph of surface temperature data and compression ratio data versus exposure time.
Figure 8 shows a cross-sectional image of a foam insulating conductor.
Figure 9 shows a graph of surface temperature data for foam and solid polymer insulation versus exposure time.
Figure 10 shows the temperature of the foam and solid polymer insulated copper conductors over time.
Figure 11 shows the temperature of the foam and solid polymer insulated copper conductors over time.
Figure 12 illustrates a schematic diagram of an embodiment of a wire according to the present disclosure.
FIG. 13 illustrates a drawing of an embodiment of a cable according to the present disclosure.
FIG. 14 illustrates a schematic cross-sectional view of an embodiment of a cable according to the present disclosure.
FIG. 15 illustrates a schematic cross-sectional view of an embodiment of a cable according to the present disclosure.
FIG. 16 illustrates a schematic cross-sectional view of an embodiment of an insulating conductor according to the present disclosure.
FIG. 17 illustrates a schematic cross-sectional view of an embodiment of a cable according to the present disclosure.
FIG. 18 illustrates a schematic diagram of an embodiment of a cable according to the present disclosure.
FIGS. 19A to 19C illustrate schematic diagrams of embodiments of cooling vessels according to the present disclosure.
FIGS. 20A to 20C illustrate schematic diagrams of embodiments of cooling vessels according to the present disclosure.
Figure 21 shows a graph of the Shore D hardness of solid FEP versus exposure time to liquid nitrogen.
Figure 22 shows a graph of the Shore D hardness of solid FEP versus exposure time to ambient atmosphere after exposure to liquid nitrogen.
Figures 23a through 23c illustrate graphs of Shore D hardness of solid FEP versus exposure time to ambient atmosphere after exposure to liquid nitrogen.
Figure 24 shows a graph of the Shore D hardness of foam FEP versus exposure time to liquid nitrogen.
Figure 25 shows a graph of the Shore D hardness of foam FEP versus exposure time to ambient atmosphere after exposure to liquid nitrogen.
Figure 26 shows a graph of the Shore D hardness of foam FEP versus exposure time to ambient atmosphere after exposure to liquid nitrogen.
Figure 27 shows a comparison of the Shore D hardness of solid and foam FEP with respect to exposure time to liquid nitrogen.
Figure 28 shows a comparison of the Shore D hardness of solid and foam FEP versus exposure time to ambient atmosphere after exposure to liquid nitrogen.
Figure 29 shows a comparison of the temperature of solid and foam FEP versus exposure time to ambient atmosphere after exposure to liquid nitrogen.

이하에 설명된 실시예는 통상의 기술자가 본 개시내용을 실시하고 본 개시내용을 실시하는 최상의 모드를 예시하는 것을 가능하게 하는 데 필요한 정보를 나타낸다. 첨부 도면에 비추어 이하의 설명을 숙독할 때, 통상의 기술자는 본 개시내용의 개념을 이해할 수 있을 것이고 여기에서 특별히 다루지 않은 이들 개념의 용례를 인식할 수 있을 것이다. 이들 개념 및 용례는 본 개시내용 및 첨부된 청구범위의 범주 내에 속하는 것으로 이해되어야 한다.The embodiments described below present information necessary to enable one of ordinary skill in the art to practice the present disclosure and illustrate the best mode of practicing the present disclosure. Upon reading the following description in light of the accompanying drawings, one of ordinary skill in the art will be able to understand the concepts of the present disclosure and recognize applications of these concepts that are not specifically addressed herein. It is to be understood that these concepts and applications fall within the scope of the present disclosure and the appended claims.

달리 정의되지 않으면, 본 명세서에 사용된 모든 용어(기술적 및 과학적 용어를 포함함)는 본 개시내용의 통상의 기술자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 갖는다. 통상적으로 사용되는 사전에 정의된 것들과 같은 용어는 본 명세서의 맥락에서 그 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로서 해석되어야 하고, 본 명세서에서 명시적으로 그와 같이 정의되지 않으면, 이상적 또는 과도하게 형식적인 개념으로 해석되어서는 안된다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다. 공지의 기능 또는 구성은 간결성 또는 명확성을 위해 상세히 설명되지 않을 수도 있다.Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used herein have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this disclosure pertains. It will also be understood that terms defined in commonly used dictionaries, such as those defined in commonly used dictionaries, should be interpreted as having a meaning consistent with their meaning in the context of this disclosure, and should not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless explicitly defined as such in this disclosure. Known functions or configurations may not be described in detail for the sake of brevity or clarity.

용어 "약" 및 "대략"은 일반적으로 측정의 특성 또는 정밀도가 주어진 측정된 양에 대해 허용 가능한 오차 또는 변동 정도를 의미할 것이다. 전형적인 예시적인 오차 또는 변동 정도는 주어진 값 또는 값의 범위의 20 퍼센트(%) 이내, 바람직하게는 10% 이내, 더 바람직하게는 5% 이내이다. 이 상세한 설명에 제공된 수치량은 달리 언급되지 않으면 대략적인 것으로, 명시적으로 언급되지 않을 때 용어 "약" 또는 "대략"이 추론될 수 있는 것을 의미한다. 청구범위의 수치량은 달리 언급되지 않으면 정확하다.The terms "about" and "approximately" will generally mean an acceptable degree of error or variation for a given measured quantity given the nature or precision of the measurement. A typical exemplary degree of error or variation is within 20 percent (%) of a given value or range of values, preferably within 10 percent, more preferably within 5 percent. The numerical quantities given in this detailed description are approximate unless otherwise stated, meaning that the terms "about" or "approximately" can be inferred when not explicitly stated. The numerical quantities in the claims are exact unless otherwise stated.

특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소 "위에" 있는 것으로 언급될 때, 이는 다른 특징부 또는 요소 바로 위에 있을 수도 있거나 개재 특징부 및/또는 요소가 또한 존재할 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 대조적으로, 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소 "바로 위에" 있는 것으로서 언급될 때, 개재 특징부 또는 요소가 존재하지 않는다. 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소에 "연결", "부착" 또는 "결합"되는 것으로 언급될 때, 특징부 또는 요소는 다른 특징부 또는 요소에 직접 연결되고, 부착되거나 결합될 수 있고, 또는 개재 특징부 또는 요소가 존재할 수도 있다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다. 대조적으로, 특징부 또는 요소가 다른 특징부 또는 요소에 "직접 연결되고", "직접 부착되고" 또는 "직접 결합되는" 것으로서 언급될 때, 개재 특징부 또는 요소가 존재하지 않는다. 일 실시예에 대해 설명되거나 도시되었지만, 그와 같이 설명되거나 도시되어 있는 특징부 및 요소는 다른 실시예에 적용될 수 있다.When a feature or element is referred to as being "on" another feature or element, it will be understood that it may be directly on the other feature or element, or that intervening features and/or elements may also be present. In contrast, when a feature or element is referred to as being "directly on" another feature or element, no intervening features or elements are present. When a feature or element is referred to as being "connected," "attached," or "coupled" to another feature or element, it will also be understood that the feature or element may be directly connected, attached, or coupled to the other feature or element, or that intervening features or elements may be present. In contrast, when a feature or element is referred to as being "directly connected," "directly attached," or "directly coupled" to another feature or element, no intervening features or elements are present. Features and elements that are described or illustrated with respect to one embodiment may be applied to other embodiments.

본 명세서에서 사용된 용어는 단지 특정 실시예를 설명하기 위한 것이며, 한정하도록 의도된 것은 아니다. 본 명세서에 사용될 때, 단수 형태 표현은 문맥상 명백히 달리 지시되지 않으면, 마찬가지로 복수를 포함하도록 의도된다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” are intended to include the plural as well, unless the context clearly dictates otherwise.

용어 "제1", "제2" 등은 다양한 특징부 또는 요소를 설명하기 위해 본 명세서에 사용되지만, 이들 특징부 또는 요소는 이들 용어에 의해 한정되지 않아야 한다. 이들 용어는 하나의 특징부 또는 요소를 다른 특징부 또는 요소와 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 본 개시내용의 교시로부터 벗어나지 않고, 이하에 설명되는 제1 특징부 또는 요소는 제2 특징부 또는 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 이하에 설명되는 제2 특징부 또는 요소는 제1 특징부 또는 요소로 명명될 수 있다.Although the terms "first," "second," etc. are used herein to describe various features or elements, these features or elements should not be limited by these terms. These terms are only used to distinguish one feature or element from another feature or element. Thus, without departing from the teachings of the present disclosure, a first feature or element described below could be termed a second feature or element, and similarly, a second feature or element described below could be termed a first feature or element.

"A와 B 중 적어도 하나"와 같은 용어는 "A만, B만, 또는 A와 B의 모두"를 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 더 긴 리스트(예를 들어, "A, B 및 C 중 적어도 하나")에도 동일한 해석이 적용되어야 한다.Terms such as "at least one of A and B" should be understood to mean "A only, B only, or both A and B." The same interpretation should apply to longer lists (e.g., "at least one of A, B, and C").

용어 "본질적으로 구성된"은 상술된 요소에 추가하여, 청구되는 것이 본 개시내용에 언급된 그 의도된 목적을 위해 청구된 것의 동작성에 악영향을 미치지 않는 다른 요소(단계, 구조, 성분, 구성요소 등)를 또한 포함할 수도 있다는 것을 의미한다. 이 용어는 이러한 다른 요소가 몇몇 다른 목적을 위해 청구된 것의 동작성을 향상시킬 수 있더라도, 본 개시내용에 언급된 그 의도된 목적을 위해 청구된 것의 동작성에 악영향을 미치는 이러한 다른 요소를 배제한다.The term "consisting essentially of" means that in addition to the elements described above, the claimed thing may also include other elements (such as steps, structures, components, elements, etc.) that do not adversely affect the operability of the claimed thing for its intended purposes stated in the disclosure. This term excludes such other elements that adversely affect the operability of the claimed thing for its intended purposes stated in the disclosure, even if such other elements might enhance the operability of the claimed thing for some other purposes.

몇몇 장소에서, 이에 한정되는 것은 아니지만 측정 방법과 같은 표준 방법을 참조한다. 이러한 표준은 때때로 수정되고, 달리 명시적으로 언급되지 않으면, 본 개시내용에서 이러한 표준에 대한 참조는 출원 시점을 기준으로 가장 최근에 공개된 표준을 참조하는 것으로 해석되어야 한다는 것이 이해되어야 한다.In some places, reference is made to standard methods, such as, but not limited to, measurement methods. It should be understood that such standards are subject to revision from time to time, and unless otherwise expressly stated, references to such standards in this disclosure should be construed as referring to the most recently published standard as of the filing date.

본 개시내용은 개선된 전기적 성능 및/또는 개선된 제조 특성을 갖는 와이어 및 케이블 제품을 생성하기 위한 방법 및 시스템의 실시예를 설명한다. 개시된 발명은 일반적으로 연선을 형성하기 위한 폴리머 절연 와이어의 트위닝의 맥락에서 설명되지만, 개시된 발명은 예를 들어 폴리머 절연층, 발포체 절연층, 발포체 외피, 크로스 웨브, 폴리머 테이프, 중공 튜브, 로드 필러, 자켓팅 및 다른 폴리머 케이블 구성요소를 포함하는 절연 전도체의 트위닝 이외의 많은 용례에 적용 가능하다는 것이 이해될 수 있을 것이다.The present disclosure describes embodiments of methods and systems for producing wire and cable products having improved electrical performance and/or improved manufacturing characteristics. While the disclosed invention is generally described in the context of twinning polymer-insulated wires to form stranded conductors, it will be appreciated that the disclosed invention is applicable to many applications other than twinning insulated conductors, including, for example, polymer insulation layers, foam insulation layers, foam jackets, cross webs, polymer tapes, hollow tubes, rod fillers, jacketing, and other polymer cable components.

절연 전도체와 같은 폴리머 케이블 구성요소가 연선을 형성하기 위해 와이어를 트위닝할 때와 같이, 압축력을 받게 될 때, 폴리머 구성요소는 압축되거나 다른 방식으로 변형될 수 있다. 폴리머 절연층의 경우, 이러한 변형은 전도성 와이어의 전도체간 간격을 방해하고 와이어 또는 최종 케이블의 전기적 성능에 영향을 미칠 수 있다.When polymer cable components, such as insulated conductors, are subjected to compressive forces, such as when twinning wires to form a strand, the polymer components may compress or otherwise deform. In the case of polymer insulation layers, such deformation can disrupt the spacing between conductors in the conductive wires and affect the electrical performance of the wires or the final cable.

도 1은 전도체(120) 주위에 폴리머 절연층(110)을 갖는 절연 와이어의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 절연 와이어가 힘을 받게 될 때, 절연층(110)이 변형될 수도 있다. 절연층(110)이 변형되는 정도는 압착비에 의해 설명될 수도 있다. 압착비는 변형된 길이/원래 OD*100으로 정의되고 퍼센트로서 표현된다.FIG. 1 schematically illustrates a cross-section of an insulated wire having a polymer insulation layer (110) around a conductor (120). When the insulated wire is subjected to a force, the insulation layer (110) may be deformed. The degree to which the insulation layer (110) is deformed may be described by the compression ratio. The compression ratio is defined as deformed length/original OD * 100 and is expressed as a percentage.

도 2a는 전도체(220) 주위에 폴리머 절연층(210)을 각각 갖는 2개의 절연 와이어의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도 2a는 2개의 절연 와이어가 서로 접촉하고 있고 원형 폴리머 절연층이 변형되지 않은 것을 도시하고 있다. 도 2a에서 폴리머 절연층(210)의 음영 영역은 2개의 와이어가 함께 트위닝될 때 압축력에 의해 변형되는 영역을 도시하고 있다.FIG. 2a schematically illustrates a cross-section of two insulated wires each having a polymer insulation layer (210) around a conductor (220). FIG. 2a illustrates that the two insulated wires are in contact with each other and that the circular polymer insulation layer is not deformed. The shaded area of the polymer insulation layer (210) in FIG. 2a illustrates the area that is deformed by the compressive force when the two wires are twinned together.

도 2b는 전도체(220) 주위에 폴리머 절연층(210)을 각각 갖는 2개의 절연 와이어의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도 2b는 압축력이 폴리머 절연층에 변형을 야기한 후 서로 접촉하고 있는 2개의 와이어를 도시하고 있다.Fig. 2b schematically illustrates a cross-section of two insulated wires each having a polymer insulation layer (210) around a conductor (220). Fig. 2b illustrates the two wires in contact with each other after a compressive force has caused deformation in the polymer insulation layer.

도 2a의 비압착 와이어에 도 2b의 압착된 와이어의 전도체간 거리를 비교하는 것은 2개의 전도체 사이의 거리가 2개의 절연층의 변형에 의해 감소되는 것을 나타낸다. 이러한 유형의 압축은 와이어가 함께 트위닝될 때 또는 다른 압축 이벤트 동안에 발생할 수 있다. 전도체간 거리의 이러한 감소는 트위닝된 와이어와 임의의 최종 케이블의 전기적 성능에 부정적인 영향을 미친다.Comparing the inter-conductor distance of the uncrimped wire of Fig. 2a to the crimped wire of Fig. 2b shows that the distance between the two conductors is reduced due to deformation of the two insulating layers. This type of compression can occur when the wires are twinned together or during other compression events. This reduction in the inter-conductor distance negatively affects the electrical performance of the twinned wire and any resulting cable.

폴리머 케이블 구성요소에 인가된 힘은 임의의 특정 와이어 및 케이블 회사에 의해 이용되는 장비의 유형 및 제조자에 의존한다. 예를 들어, 많은 상이한 유형의 케이블링 기계가 있다. 이들 기계의 각각은 케이블링되는 다양한 요소에 대해 고유한 힘을 나타낼 것이다. 와이어 및 케이블 제조자가 얼마나 많은 추가 절연재가 변형을 상쇄하기 위해 설계에 통합되어야 할지를 결정할 때, 궁극적으로 얼마나 많은 추가 절연재가 필요할 것인지를 결정할 것은 거의 재료의 하네스에 대한 지식과 결합된 경험이다.The forces applied to polymer cable components depend on the type and manufacturer of equipment utilized by any particular wire and cable company. For example, there are many different types of cabling machines. Each of these machines will present unique forces to the various elements being cabled. When a wire and cable manufacturer determines how much additional insulation should be incorporated into the design to compensate for strain, it is often experience combined with knowledge of the material harness that will ultimately determine how much additional insulation will be required.

산업 내에서, 용어 "벽 두께"는 얼마나 많은 절연재 및/또는 자켓팅 재료가 원하는 제품을 생산하는 데 필요한지를 파악하는 데 사용된다. 대부분의 용례 설계는 절대 최소 벽 두께, 평균 최소 벽 두께, 공칭 벽 두께, 및 절대 최대 벽 두께를 가질 것이다. 절연층의 변형 및 침하를 보상할 때, 공칭 벽 두께가 전형적으로 고려된다.Within the industry, the term "wall thickness" is used to determine how much insulation and/or jacketing material is required to produce a desired product. Most application designs will have an absolute minimum wall thickness, an average minimum wall thickness, a nominal wall thickness, and an absolute maximum wall thickness. When compensating for insulation layer deflection and settlement, the nominal wall thickness is typically considered.

절연 재료가 더 연성일수록, 전형적으로 주어진 조건의 세트 하에서 압축으로 손실된 벽 두께를 보상하는 데 필요한 추가 벽 두께의 양이 더 많아진다. 예로서, FEP는 HDPE 또는 PP보다 더 연성 절연재이고, 더 많은 양의 추가 절연재를 필요로 할 것이다. 절연 재료의 경도를 이해하는 것은 필요한 보상량을 결정하는 데 유용하다. 변형량이 더 양호하게 제어되면, 필요한 추가 절연재의 양이 감소될 수 있다. 이는 최종 제품의 크기 및 비용의 모두에 도움이 될 것이다. 몇몇 실시예에서, 원하는 케이블을 생산하기 위해 추가되는 추가 절연재의 양은, 본 명세서에 설명된 냉각 기술을 사용하지 않고 동일한 조건 하에서 생산된 케이블에 비해 적어도 약 0.0005 인치, 또는 적어도 약 0.001 인치, 적어도 약 0.003 인치, 적어도 약 0.005 인치, 적어도 약 0.01 인치만큼 감소된다.The more ductile the insulation material, typically the more additional wall thickness is required to compensate for the wall thickness lost to compression under a given set of conditions. For example, FEP is a more ductile insulation than HDPE or PP and will require a greater amount of additional insulation. Understanding the stiffness of the insulation material is useful in determining the amount of compensation needed. If the strain is better controlled, the amount of additional insulation needed can be reduced. This will aid in both the size and cost of the final product. In some embodiments, the amount of additional insulation added to produce a desired cable is reduced by at least about 0.0005 inches, or by at least about 0.001 inches, or by at least about 0.003 inches, or by at least about 0.005 inches, or by at least about 0.01 inches, compared to a cable produced under the same conditions without using the cooling techniques described herein.

플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP)과 같은 더 연성 절연 폴리머는 더 경성 폴리머로 제조된 절연층에 비해 힘이 절연층에 인가될 때 증가된 변형을 가질 가능성이 더 크다. 발포체 절연층은 또한 고체 폴리머보다 변형에 더 민감할 수도 있다.Softer insulating polymers, such as fluorinated ethylene propylene (FEP), are more likely to exhibit increased deformation when forces are applied to the insulation compared to insulation layers made from harder polymers. Foam insulation layers may also be more sensitive to deformation than solid polymers.

절연층의 변형에 대한 저항은 일반적으로 절연 재료의 경도로 측정되거나 설명될 수 있다. 설명된 바와 같이, 경도는 기계적 압입 또는 마모에 의해 유도된 국부 소성 변형에 대한 저항의 척도이다. 일반적으로, 상이한 재료는 그 경도가 상이하다. 몇몇 실시예에서, 영 모듈러스는 압축력의 결과로서 발생하는 변형의 정도에 영향을 미칠 수도 있다. 영 모듈러스는 소성 영역이 아니라, 탄성 영역에서 고체 재료의 강성을 측정하는 기계적 특성이다. 이는 재료의 응력(단위 면적 당 힘)과 변형률(변형) 사이의 관계를 정의한다. 영 모듈러스가 높을수록, 동일한 힘 하에서 재료가 덜 탄성 변형될 것이다.The resistance to deformation of an insulating layer can generally be measured or described by the hardness of the insulating material. As described, hardness is a measure of the resistance to localized plastic deformation induced by mechanical indentation or wear. Typically, different materials have different hardnesses. In some embodiments, Young's modulus may also affect the amount of deformation that occurs as a result of a compressive force. Young's modulus is a mechanical property that measures the stiffness of a solid material in the elastic region, rather than the plastic region. It defines the relationship between stress (force per unit area) and strain (deformation) in a material. The higher the Young's modulus, the less elastically the material will deform under the same force.

폴리머 절연층의 경도 및 영 모듈러스를 증가시키는 하나의 방법은 폴리머 재료를 냉각시키는 것이다. 이러한 냉각은 예를 들어, 재료를 냉각된 액체 또는 가스와 같은 냉각된 유체에 직접 또는 간접적으로 노출시키는 것과 같은 임의의 적당한 방법에 의해 달성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 냉각된 물 또는 수용액에 노출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 액체 질소와 같은 극저온 유체에 노출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 냉각된 가스 또는 증기에 노출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 하나 또는 복수의 냉각된 휠, 롤러, 튜브, 또는 다른 고체 표면에 노출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 간접적으로 냉각될 수도 있다. 예를 들어, 폴리머 케이블 구성요소는 튜브의 외부가 냉각되는 동안 튜브의 내부를 통과할 수도 있다. 튜브 내의 분위기가 냉각될 것이고 이에 의해 폴리머 케이블 구성요소를 냉각시킨다. 본 명세서에 설명된 발명은 일반적으로 극저온 유체의 맥락에서 설명되지만, 이들 방법 중 임의의 것이 또한 또는 대안적으로 사용될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.One way to increase the hardness and Young's modulus of the polymer insulation layer is to cool the polymer material. Such cooling may be accomplished by any suitable method, such as, for example, directly or indirectly exposing the material to a cooled fluid, such as a cooled liquid or gas. In some embodiments, the polymer cable component may be exposed to cooled water or an aqueous solution. In some embodiments, the polymer cable component may be exposed to a cryogenic fluid, such as liquid nitrogen. In some embodiments, the polymer cable component may be exposed to a cooled gas or vapor. In some embodiments, the polymer cable component may be exposed to one or more cooled wheels, rollers, tubes, or other solid surfaces. In some embodiments, the polymer cable component may be cooled indirectly. For example, the polymer cable component may be passed through the interior of the tube while the exterior of the tube is cooled. The atmosphere within the tube will cool, thereby cooling the polymer cable component. While the invention described herein is generally described in the context of cryogenic fluids, it will be appreciated that any of these methods may also or alternatively be used.

몇몇 상황에서, 폴리머 절연층의 전체 두께를 냉각하는 데 요구되는 시간은 비실용적일 수도 있다. 일 실시예에서, 개시된 발명은 절연층의 내부 벌크를 동일한 정도로 냉각시키지 않고 절연층의 외부 표면을 냉각시킨다. 몇몇 실시예에서, 절연층의 외부 부분만을 냉각시키는 것은, 외부 표면이 전형적으로 제조 동안 압축력을 가장 많이 받게 되는 절연층의 부분이기 때문에, 절연층의 총 변형을 감소시키는 것을 돕는다.In some circumstances, the time required to cool the entire thickness of the polymer insulation layer may be impractical. In one embodiment, the disclosed invention cools the outer surface of the insulation layer without cooling the inner bulk of the insulation layer to the same extent. In some embodiments, cooling only the outer portion of the insulation layer helps reduce the overall strain in the insulation layer, since the outer surface is typically the portion of the insulation layer that is subject to the most compressive forces during manufacturing.

도 3은 전도체(340) 주위에 폴리머 절연층을 갖는 절연 와이어의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도 3에 도시되어 있는 실시예의 절연층은 단일 균질 폴리머 층이지만, 도 3은 명료화를 위해 별개의 동심원 부분으로 분할되는 것으로서 균질 절연층을 도시하고 있다. 폴리머 절연층의 외부 표면(310)은 일반적으로 외부 환경에 노출되고 임의의 외부 압축력을 먼저 받게 된다. 절연층의 외부 부분(320)은 외부 표면 바로 아래에 있다. 절연층(330)의 내부 벌크는 전도체(340)를 둘러싸고 절연층의 외부 표면(310) 및 외부 부분(320)이 내부 벌크(330)에 영향을 미치기 전에 모두 변형되어야 하기 때문에 외부 압축력을 가장 적게 받게 된다.FIG. 3 schematically illustrates a cross-section of an insulated wire having a polymer insulation layer around a conductor (340). The insulation layer of the embodiment illustrated in FIG. 3 is a single homogeneous polymer layer, but FIG. 3 illustrates the homogeneous insulation layer as being divided into separate concentric portions for clarity. The outer surface (310) of the polymer insulation layer is generally exposed to the external environment and is subjected first to any external compressive force. The outer portion (320) of the insulation layer is directly beneath the outer surface. The inner bulk of the insulation layer (330) is subjected to the least external compressive force because it surrounds the conductor (340) and both the outer surface (310) and the outer portion (320) of the insulation layer must deform before the inner bulk (330) is affected.

폴리머 절연 와이어가 냉각된 액체 또는 예를 들어, 액체 질소와 같은 극저온 유체에 노출될 때, 외부 표면(310)은 극저온 유체와 직접 접촉함에 따라 급속하게 냉각된다. 절연층의 외부 부분(320)은 열이 절연층 외부로 그리고 극저온 유체 내로 견인됨에 따라 다음에 냉각될 것이다. 절연층의 외부 부분이 냉각되는 속도는 절연층을 형성하는 폴리머 재료의 열 전도도에 기초하여 달라질 것이다. 절연층의 내부 벌크(330)는 외부 표면 및 외부 부분 이후에 냉각될 것이다. 내부 벌크(330)로부터 외부 부분(320)을 분리하는 날카로운 라인보다는 온도 구배가 형성될 것이라는 것이 이해될 수 있을 것이다.When the polymer insulated wire is exposed to a cold liquid or a cryogenic fluid, such as liquid nitrogen, the outer surface (310) will rapidly cool as it comes into direct contact with the cryogenic fluid. The outer portion (320) of the insulation will cool next as heat is drawn out of the insulation and into the cryogenic fluid. The rate at which the outer portion of the insulation cools will vary based on the thermal conductivity of the polymer material forming the insulation. The inner bulk (330) of the insulation will cool after the outer surface and outer portion. It will be appreciated that a temperature gradient will form rather than a sharp line separating the outer portion (320) from the inner bulk (330).

절연층의 외부 표면 및 외부 부분이 냉각됨에 따라, 절연층의 이들 부분의 경도가 증가될 것이다. 몇몇 실시예에서, 이는 절연층의 비교적 더 높은 온도의 내부 벌크를 둘러싸는 절연층의 외부 부분 상에 경화된 "외피"를 생성한다.As the outer surface and outer portions of the insulation layer cool, the hardness of these portions of the insulation layer will increase. In some embodiments, this creates a hardened "skin" on the outer portion of the insulation layer surrounding the relatively higher temperature inner bulk of the insulation layer.

절연층이 극저온 유체와 충분히 오랫동안 접촉 유지되면, 결국, 절연층의 전체 벌크가 냉각될 것이고, 전체 절연층의 경도가 증가할 것이다. 그러나, 와이어 및 케이블 제조 시설은 일반적으로 비교적 높은 속도로 케이블을 생산한다. 케이블이 비교적 높은 속도로 이동하는 동안 절연층의 전체 두께를 냉각하기 위해, 냉각 장비의 길이가 특정 용례에 바람직한 것보다 더 길어야 할 수도 있다. 개시된 발명의 실시예를 사용함으로써, 필요한 냉각 장비의 길이가 감소될 수도 있고, 절연층의 변형이 최소화될 수도 있다. 균질한 폴리머 절연층 내에 경화된 외피를 생성함으로써, 절연 와이어가 함께 트위닝될 때 또는 폴리머 절연 와이어가 다른 외부 압축력에 노출될 때 압착비가 감소될 수 있다.If the insulation is kept in contact with the cryogenic fluid for a sufficiently long period of time, eventually the entire bulk of the insulation will cool, resulting in an increase in the hardness of the entire insulation. However, wire and cable manufacturing facilities typically produce cables at relatively high rates. To cool the entire thickness of the insulation while the cable is moving at relatively high rates, the length of the cooling equipment may need to be longer than is desirable for a particular application. By using embodiments of the disclosed invention, the length of the required cooling equipment may be reduced, and deformation of the insulation may be minimized. By creating a cured outer skin within the homogeneous polymer insulation layer, the squeezing ratio may be reduced when the insulation wires are twinned together or when the polymer insulation wires are exposed to other external compressive forces.

폴리머 절연 전도체가 극저온 유체 또는 다른 냉각 매체로부터 제거되고 주위 분위기에 노출될 때, 폴리머 절연재를 주위 온도로 복귀하기 시작할 것이라는 것이 이해될 수 있을 것이다. 온도가 증가함에 따라, 폴리머 절연재의 경도가 감소하고, 폴리머 절연재는 압축력에 의해 변형되는 것에 더 민감해지게 될 것이다. 개시된 발명의 몇몇 실시예에서, 폴리머 절연층 또는 층은 예를 들어, 연선을 형성하기 위한 트위닝과 같은 압축 이벤트를 받게 되기 직전에 냉각된다. 몇몇 용례에서, 절연 전도체가 이동하는 속도와 냉각 용기와 트위너 권취부 사이의 거리는, 냉각 후 그러나 압축력을 받게 되기 전에 폴리머 절연 전도체가 주위 분위기에 노출되는 시간을 결정할 것이다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기의 단부는 폴리머 절연 전도체가 후속 압축력을 받게 되는 지점으로부터 10 피트 미만이다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기의 단부는 폴리머 절연 전도체가 후속 압축력을 받게 되는 지점으로부터 8 피트, 6 피트, 4 피트 또는 2 피트 미만 이격되어 있다.When the polymer insulating conductor is removed from the cryogenic fluid or other cooling medium and exposed to the ambient atmosphere, it will be appreciated that the polymer insulating material will begin to return to the ambient temperature. As the temperature increases, the hardness of the polymer insulating material will decrease, and the polymer insulating material will become more susceptible to deformation by compressive forces. In some embodiments of the disclosed invention, the polymer insulating layer or layers are cooled just prior to being subjected to a compressive event, such as, for example, twinning to form a strand. In some applications, the speed at which the insulating conductor is moved and the distance between the cooling vessel and the twinner winding will determine the length of time that the polymer insulating conductor is exposed to the ambient atmosphere after cooling but before being subjected to compressive forces. In some embodiments, the end of the cooling vessel is less than 10 feet from the point at which the polymer insulating conductor is subjected to subsequent compressive forces. In some embodiments, the end of the cooling vessel is less than 8 feet, 6 feet, 4 feet, or 2 feet from the point at which the polymer insulating conductor is subjected to subsequent compressive forces.

주어진 재료의 하네스는 그 재료의 온도에 의존한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 이에 따라, 주어진 재료의 온도가 증가하고 감소함에 따라, 경도는 각각 감소하고 증가한다. 몇몇 실시예에서, 재료는 냉각될 것이고, 이에 의해 압축력 직전에 경도를 상승시키고 이어서 주위 온도로 복귀되도록 허용될 것이다. 압축력시 경도를 증가시키는 것은, 경도가 단지 일시적으로 증가하더라도 재료가 압축력에 의한 변형에 저항하는 것을 도울 수 있다.It will be appreciated that the harness of a given material is dependent on the temperature of that material. Accordingly, as the temperature of a given material increases and decreases, the hardness decreases and increases, respectively. In some embodiments, the material will be cooled, thereby increasing the hardness just prior to the compressive force and then allowing it to return to ambient temperature. Increasing the hardness during the compressive force, even if the hardness is only temporarily increased, can help the material resist deformation due to the compressive force.

개시된 발명은 폴리머 절연 재료의 조성에 대한 변경을 필요로 하지 않는다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 폴리머 절연층의 조성은 폴리머 절연재가 냉각되는 동안 불변 유지되어, 이에 의해 그 경도를 증가시킨다. 폴리머 절연층의 조성은 절연재가 임의의 압축력 또는 변형력을 받게 됨에 따라 그리고 폴리머 절연재가 주위 온도로 복귀하도록 허용되어, 이에 의해 그 경도를 감소시킴에 따라 불변 유지된다.It will be appreciated that the disclosed invention does not require any change in the composition of the polymer insulating material. The composition of the polymer insulating layer remains constant while the polymer insulating material cools, thereby increasing its hardness. The composition of the polymer insulating layer remains constant as the insulating material is subjected to any compressive or deforming force and as the polymer insulating material is allowed to return to ambient temperature, thereby decreasing its hardness.

몇몇 실시예에서, 전도체는 절연재의 하나 초과의 층에 의해 절연될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 전도체는 예를 들어, 폴리머 발포체 층 및 또한 고체 폴리머 층에 의해 절연될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 절연재의 다수의 층은 상이한 폴리머로 제조될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 절연재의 다수의 층은 동일한 폴리머로 제조될 수도 있다. 절연재의 각각의 층은 임의의 다른 절연층과는 상이한 두께일 수도 있거나 대략 동일한 두께일 수도 있다.In some embodiments, the conductor may be insulated by more than one layer of insulating material. In some embodiments, the conductor may be insulated by, for example, a polymer foam layer and also a solid polymer layer. In some embodiments, the multiple layers of polymer insulating material may be made of different polymers. In some embodiments, the multiple layers of polymer insulating material may be made of the same polymer. Each layer of insulating material may be of a different thickness than any other insulating layer or may be of approximately the same thickness.

온도 구배가 더 두꺼운 폴리머 절연층의 벌크 내로 전파될 필요가 있기 때문에, 더 두꺼운 폴리머 절연층은 더 얇은 폴리머 절연층에 비해 더 높은 경도에 도달하는 데 더 많은 시간을 필요로 할 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 몇몇 실시예에서, 절연 전도체가 극저온 유체에 노출되는 노출 시간은 폴리머 절연층의 두께에 기초하여 조정될 수도 있다.It will be appreciated that a thicker polymer insulation layer may require more time to reach a higher hardness than a thinner polymer insulation layer, since the temperature gradient needs to propagate into the bulk of the thicker polymer insulation layer. In some embodiments, the exposure time for which the insulating conductor is exposed to the cryogenic fluid may be adjusted based on the thickness of the polymer insulation layer.

몇몇 실시예에서, 단일 케이블 내에 포함된 다수의 연선의 각각의 전도체의 몇몇은 상이한 시간 동안 극저온 유체에 노출될 수도 있다. 전도체가 극저온 유체에 노출되는 시간을 제어함으로써, 압착의 정도 및 연선의 최종 전기적 특성이 조절될 수 있다.In some embodiments, several of the conductors of each of the multiple strands contained within a single cable may be exposed to the cryogenic fluid for different periods of time. By controlling the length of time that the conductors are exposed to the cryogenic fluid, the degree of crimping and the final electrical properties of the strands can be controlled.

몇몇 실시예에서, 폴리머 절연 전도체의 경도를 증가시킴으로써, 전도체는 압축력에 의해 변형되기보다는 일반적으로 원형 단면을 유지할 것이다. 이는 2개의 폴리머 절연 전도체 사이의 표면간 접촉량을 감소시키고 절연 전도체 사이의 마찰력 또는 비틀림력을 감소시킬 수 있다.In some embodiments, by increasing the hardness of the polymer insulating conductor, the conductor will generally maintain its circular cross-section rather than deforming under compressive forces. This can reduce the amount of surface-to-surface contact between the two polymer insulating conductors and reduce frictional or torsional forces between the insulating conductors.

몇몇 실시예에서, 폴리머 절연 전도체 또는 다른 폴리머 케이블 구성요소는 압축력을 받게 되기 전에 경도를 증가시키기 위해 냉각된다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소의 감소된 온도는 압축력에 의해 폴리머 케이블 구성요소 내에 발생된 임의의 열을 상쇄한다. 몇몇 실시예에서, 압축 이벤트 동안 또는 직후에 폴리머 케이블 구성요소의 온도는 주위 온도 이하이다.In some embodiments, the polymer insulated conductor or other polymer cable component is cooled to increase its hardness prior to being subjected to the compressive force. In some embodiments, the reduced temperature of the polymer cable component offsets any heat generated within the polymer cable component by the compressive force. In some embodiments, the temperature of the polymer cable component during or immediately following the compressive event is below the ambient temperature.

몇몇 실시예에서, 개시된 발명은 연선을 형성하기 위해 폴리머 절연 와이어를 트위닝하기 위해 이용될 수 있다. 연선 배선은 전형적으로 트위너라 지칭되는 기계를 사용하여 2개의 폴리머 절연 와이어를 서로 주위에 트위스팅함으로써 제조된다. 연선을 형성하기 위해 와이어를 트위닝하는 프로세스는 서로 접촉하는 지점에서 2개의 와이어 사이에 압축력을 생성한다. 이 압축력은 연선의 피치 또는 트위스트 속도가 증가함에 따라 증가한다.In some embodiments, the disclosed invention can be utilized to twine polymer insulated wires to form a strand. A stranded wire is typically manufactured by twisting two polymer insulated wires around each other using a machine referred to as a tweener. The process of twinning the wires to form a strand creates a compressive force between the two wires at the point where they contact each other. This compressive force increases as the pitch or twist rate of the strand increases.

연선을 형성하기 위해 와이어를 트위닝하는 목적은 와이어의 전자기 호환성을 개선하는 것이다. 연선 배선은 쌍으로부터의 전자기 방사선을 감소시키고 비트위스트 와이어에 비해 인접한 연선 사이의 누화 및 전자기 간섭을 감소시킨다. 하나의 연선이 단일 쌍 이더넷 케이블을 형성하는 데 사용될 수 있거나, 또는 다수의 연선이 이더넷 케이블링을 포함하여, 다양한 다른 형태의 케이블링을 형성하기 위해 조합될 수 있다. 연선의 각각의 절연 전도체는 연선 내의 다른 절연 전도체의 거울인 것이 바람직하다. 연선 내의 2개의 절연 전도체가 서로의 거울일 때, 이는 절연 전도체 사이의 개선된 노이즈 제거를 달성하고 균형화된 쌍 시스템을 생성한다. 종종, 연선 내에 포함된 전도체 주위의 절연층은 압축력에 의해 상이하게 영향을 받는다. 이는 2개의 절연 전도체 사이에 차이를 야기할 수 있고 불균형을 유도하여 최종 제품에 바람직하지 않은 결과인 감소된 노이즈 제거를 야기할 수 있다.The purpose of twinning wires to form a pair is to improve the electromagnetic compatibility of the wires. Twisted pair wiring reduces electromagnetic radiation from the pair and reduces crosstalk and electromagnetic interference between adjacent pairs compared to untwisted wires. A single pair of wires may be used to form a single-pair Ethernet cable, or multiple pairs of wires may be combined to form various other types of cabling, including Ethernet cabling. Preferably, each insulated conductor in the pair is a mirror image of the other insulated conductor in the pair. When two insulated conductors in a pair are mirrors of each other, this results in improved noise rejection between the insulated conductors and creates a balanced pair system. Often, the insulation layers around the conductors contained in a pair are affected differently by the compressive forces. This can cause differences between the two insulated conductors and can lead to imbalances, which can result in reduced noise rejection, which is undesirable in the end product.

일 실시예에서, 폴리머 절연 와이어를 트위닝 기계 내에 공급하기 전에, 절연 와이어는 냉각 용기를 통과한다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 절연 와이어를 극저온 유체에 노출시키고, 이에 의해 폴리머 절연층의 적어도 외부 표면의 경도를 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 예를 들어, 액체 질소와 같은 극저온 유체의 풀을 수용한다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 극저온 유체의 스프레이를 수용한다. 냉각 용기는 임의의 폴리머 케이블 구성요소를 임의의 형태의 냉각 매체에 노출시키는 데 사용될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 명료화를 위해, 개시된 발명은 극저온 유체의 맥락에서 설명될 것이지만 냉각된 공기 또는 임의의 다른 가스 또는 증기 뿐만 아니라 냉각된 물 또는 임의의 다른 냉각된 액체 또는 냉각된 고체 표면이 사용될 수 있다.In one embodiment, prior to feeding the polymer insulated wire into the twinning machine, the insulated wire is passed through a cooling vessel. In some embodiments, the cooling vessel exposes the insulated wire to a cryogenic fluid, thereby increasing the hardness of at least the outer surface of the polymer insulation layer. In some embodiments, the cooling vessel contains a pool of a cryogenic fluid, such as, for example, liquid nitrogen. In some embodiments, the cooling vessel contains a spray of the cryogenic fluid. It will be appreciated that the cooling vessel may be used to expose any polymer cable component to any form of cooling medium. For clarity, the disclosed invention will be described in the context of a cryogenic fluid, but it will be appreciated that chilled air or any other gas or vapor, as well as chilled water or any other chilled liquid or chilled solid surface, may be used.

도 4a는 일 실시예에 따른 냉각 용기(410)의 개략도를 도시하고 있다. 도 4a에 도시되어 있는 바와 같이, 절연 와이어(420)는 극저온 유체(430)의 표면 아래에서 냉각 용기 내의 구멍(440)을 통해 냉각 용기(410)에 진입할 수도 있고, 이에 의해 절연 와이어를 극저온 유체(430)의 풀 내에 침지될 수도 있다. 냉각된 절연 와이어(420)는 냉각 용기 측면의 유사한 구멍(440)을 통해 냉각 용기(410)에서 진출할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 가요성 개스킷, 멤브레인 또는 밸브가 냉각 용기 외부로의 극저온 유체의 유동을 제한하는 데 사용될 수도 있다.FIG. 4A illustrates a schematic diagram of a cooling vessel (410) according to one embodiment. As shown in FIG. 4A, an insulated wire (420) may enter the cooling vessel (410) through an aperture (440) within the cooling vessel below the surface of the cryogenic fluid (430), thereby immersing the insulated wire into a pool of cryogenic fluid (430). The cooled insulated wire (420) may exit the cooling vessel (410) through a similar aperture (440) in the side of the cooling vessel. In some embodiments, a flexible gasket, membrane, or valve may be used to restrict the flow of cryogenic fluid out of the cooling vessel.

도 4b는 일 실시예에 따른 냉각 용기(411)의 다른 개략도를 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 절연 와이어(421)는 휠, 롤러, 또는 와이어 가이드(441)를 사용하여 극저온 유체(431)의 풀 내로 하향으로 라우팅된다. 이는 냉각 용기가 누설 없이 액체의 풀을 유지할 수 있게 한다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 와이어가 냉각 용기에 진입할 수 있게 하고 증발 또는 소산으로 인한 극저온 유체의 총 손실을 감소시키는 구멍을 갖는 상부 또는 덮개(도시되어 있지 않음)를 포함한다.FIG. 4b illustrates another schematic diagram of a cooling vessel (411) according to one embodiment. In some embodiments, an insulated wire (421) is routed downward into a pool of cryogenic fluid (431) using a wheel, roller, or wire guide (441). This allows the cooling vessel to maintain a pool of liquid without leakage. In some embodiments, the cooling vessel includes a top or cover (not shown) having an opening that allows the wire to enter the cooling vessel and reduces overall loss of cryogenic fluid due to evaporation or dissipation.

도 4c는 일 실시예에 따른 냉각 용기(412)의 다른 개략도를 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기(412)는 극저온 유체 또는 다른 냉각된 액체 또는 가스를 절연 와이어(422) 상에 스프레이하는 하나 이상의 노즐(432)이 장착된다. 몇몇 실시예에서, 절연 와이어(422)는 냉각 용기 또는 연관 장비와 물리적으로 접촉하지 않고, 이에 의해 냉각 전에 임의의 압축력을 회피한다. 몇몇 실시예에서, 절연 와이어는 극저온 유체로 스프레이되도록 작은 구멍(442)을 통해 냉각 챔버에 진입 및 진출한다. 몇몇 노즐 실시예에서 극저온 액체의 스탠딩 풀이 없기 때문에, 극저온 유체의 손실은 그다지 문제가 되지 않는다.FIG. 4C illustrates another schematic diagram of a cooling vessel (412) according to one embodiment. In some embodiments, the cooling vessel (412) is equipped with one or more nozzles (432) that spray a cryogenic fluid or other cooled liquid or gas onto an insulating wire (422). In some embodiments, the insulating wire (422) does not physically contact the cooling vessel or associated equipment, thereby avoiding any compressive forces prior to cooling. In some embodiments, the insulating wire enters and exits the cooling chamber through small holes (442) to be sprayed with the cryogenic fluid. Since there is no standing pool of cryogenic fluid in some nozzle embodiments, loss of cryogenic fluid is not a significant issue.

몇몇 실시예는 전술된 냉각 용기의 조합을 포함한다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 몇몇 실시예에서, 다수의 냉각 용기가 특정 원하는 효과를 달성하기 위해 직렬로 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 단일 냉각 챔버는 냉각 챔버를 동시에 통과하는 하나, 2개, 또는 다수의 절연 전도체를 가질 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 단일 냉각 챔버는 단일 연선으로 형성될 2개의 와이어를 냉각하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 단일 냉각 챔버는 복수의 연선을 형성하는 데 사용될 수도 있는 복수의 절연 와이어를 냉각하는 데 사용될 수도 있다.It will be appreciated that some embodiments include a combination of the cooling vessels described above. In some embodiments, multiple cooling vessels may be used in series to achieve a particular desired effect. In some embodiments, a single cooling chamber may have one, two, or multiple insulated conductors passing through the cooling chamber simultaneously. In some embodiments, a single cooling chamber may be used to cool two wires that are to be formed into a single strand. In some embodiments, a single cooling chamber may be used to cool a plurality of insulated wires that may be used to form a plurality of strands.

몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 적어도 약 2 피트 길이 또는 약 4 피트 길이, 또는 약 6 피트 길이, 또는 약 10 피트 길이, 또는 약 15 피트 길이일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 최대 약 20 피트 길이, 또는 약 15 피트 길이, 또는 약 10 피트 길이, 또는 약 8 피트 길이, 또는 약 6 피트 길이이다. 몇몇 실시예에서, 하나 이상의 도르래, 휠, 캡스턴, 및/또는 롤러가 냉각 용기 내에서 폴리머 케이블 구성요소의 경로를 재지향하기 위해 냉각 용기 내에 사용될 수도 있다. 이 배열은 냉각 용기의 길이를 증가시키거나 구성요소의 라인 속도를 감속하지 않고 폴리머 케이블 구성요소가 더 긴 시간 기간 동안 냉각 용기 내에 남아 있을 수 있게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 증발된 극저온 증기가 극저온 액체 위로 상승되어 있는 용기의 상부 증기 영역에서 냉각 용기에 진입하고, 이후에 액체 극저온 유체가 남아 있는 용기의 액체 영역을 통과하도록 재지향된다. 이 배열은 폴리머 케이블 구성요소가 극저온 액체와 접촉하기 전에 초기에 극저온 증기로 열을 전달할 수 있게 하여, 이에 의해 극저온 액체로 전달되는 총 열 부하를 감소시키고 냉각 용기 내에서 폴리머 케이블 구성요소의 총 체류 시간을 증가시킨다.In some embodiments, the cold vessel may be at least about 2 feet long, or about 4 feet long, or about 6 feet long, or about 10 feet long, or about 15 feet long. In some embodiments, the cold vessel is at most about 20 feet long, or about 15 feet long, or about 10 feet long, or about 8 feet long, or about 6 feet long. In some embodiments, one or more pulleys, wheels, capstans, and/or rollers may be used within the cold vessel to redirect the path of the polymer cable component within the cold vessel. This arrangement may allow the polymer cable component to remain within the cold vessel for a longer period of time without increasing the length of the cold vessel or reducing the line speed of the component. In some embodiments, the polymer cable component enters the cold vessel in the upper vapor region of the vessel where the evaporated cryogenic vapor rises above the cryogenic liquid, and is then redirected through the liquid region of the vessel where the liquid cryogenic fluid remains. This arrangement allows the polymer cable components to initially transfer heat to the cryogenic vapor prior to contact with the cryogenic liquid, thereby reducing the total heat load transferred to the cryogenic liquid and increasing the total residence time of the polymer cable components within the cooling vessel.

절연 와이어가 극저온 유체에 노출되는 시간의 길이는 냉각 용기의 길이와 절연 와이어가 이동하는 속도에 의존할 것이다. 몇몇 실시예에서, 와이어는 적어도 약 1초, 또는 적어도 약 2초, 또는 적어도 약 4초, 또는 적어도 약 6초, 또는 적어도 약 8초, 또는 적어도 약 10초 동안 극저온 유체에 노출된다. 몇몇 실시예에서, 와이어는 최대 약 30초, 또는 최대 약 20초, 또는 최대 약 10초, 또는 최대 약 8초, 또는 최대 약 6초, 또는 최대 약 4초 동안 극저온 유체에 노출된다.The length of time that the insulated wire is exposed to the cryogenic fluid will depend on the length of the cooling vessel and the speed at which the insulated wire is moving. In some embodiments, the wire is exposed to the cryogenic fluid for at least about 1 second, or at least about 2 seconds, or at least about 4 seconds, or at least about 6 seconds, or at least about 8 seconds, or at least about 10 seconds. In some embodiments, the wire is exposed to the cryogenic fluid for at most about 30 seconds, or at most about 20 seconds, or at most about 10 seconds, or at most about 8 seconds, or at most about 6 seconds, or at most about 4 seconds.

몇몇 실시예에서, 냉각 용기에서 진출한 후, 절연 와이어는 트위너로 진입하고, 여기서 제2 냉각된 절연 와이어 주위에 트위스팅되어 2개의 절연층의 변형이 더 적은 연선을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 절연 와이어는 냉각 용기에서 진출한 후 약 1초 이내에, 또는 냉각 용기에서 진출한 후 약 2초 이내, 또는 약 4초 이내에 트위너에 진입한다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는, 폴리머 절연 와이어의 증가된 경도가 약 10% 초과만큼 감소되거나 약 20% 초과만큼 감소되거나, 또는 약 30% 초과만큼 감소되기 전에 폴리머 절연 와이어가 압축력을 경험하도록 절연 와이어 상에 압축력을 인가하는 트위너 또는 다른 디바이스에 대해 위치된다. 달리 말하면, 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는, 폴리머 절연 와이어가 상당히 가온되어, 이에 의해 그 경도를 감소시키기 전에 냉각 용기에서 진출하는 폴리머 절연 와이어가 임의의 후속 압축력을 경험하도록 위치된다.In some embodiments, after exiting the cooling vessel, the insulated wire enters the tweener where it is twisted around the second cooled insulated wire to form a strand with less strain between the two insulation layers. In some embodiments, the insulated wire enters the tweener within about 1 second after exiting the cooling vessel, or within about 2 seconds after exiting the cooling vessel, or within about 4 seconds after exiting the cooling vessel. In some embodiments, the cooling vessel is positioned relative to the tweener or other device that applies a compressive force on the insulated wire such that the polymer insulated wire experiences a compressive force before the increased hardness of the polymer insulated wire is reduced by greater than about 10%, or greater than about 20%, or greater than about 30%. In other words, in some embodiments, the cooling vessel is positioned such that the polymer insulated wire exiting the cooling vessel experiences any subsequent compressive force before the polymer insulated wire significantly warms up and thereby reduces its hardness.

몇몇 실시예에서, 하나 또는 다수의 2차 구조체는, 냉각 챔버에서 진출한 후 폴리머 절연 전도체 주위에 주위 온도보다 더 차가운 분위기를 유지하도록 위치될 수도 있다. 도 5a는 냉각 용기를 떠날 때 폴리머 절연 전도체(520) 주위에 위치된 2차 구조체(550)를 갖는 냉각 용기(510)의 일 예를 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 2차 구조체(550)는 와이어가 트위닝 프로세스의 일부로서 압축력을 받게 되기 전에 폴리머 절연 와이어 주위에 냉각된 분위기를 유지하도록 배열된 중공 튜브이다. 2차 구조체(550)는 예를 들어, 금속 및/또는 폴리머를 포함하는 임의의 열 전도성 재료로 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 2차 구조체(550)는 와이어가 임의의 압축력 또는 변형력을 받게 되기 전에 증가된 경도를 유지하기 위해 냉각 챔버에서 진출함에 따라 다수의 와이어를 둘러싸도록 배열된 더 큰 튜브일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 2차 구조체(550)는 튜브 내의 폴리머 케이블 구성요소의 체류 시간을 조정하기 위해 신장 및/또는 수축될 수 있는 조정 가능한 길이를 갖는 튜브일 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 2차 구조체는 상부 또는 덮개와 같은 제거 가능하거나 개방 가능한 부분을 포함한다. 이러한 실시예에서, 2차 구조체는 와이어 또는 케이블 라인의 초기 트레딩(treading) 또는 레이싱(lacing)을 허용하도록 개방될 수도 있고, 이어서 2차 구조체 내에서 주위 분위기를 배제하고 주위보다 더 차가운 분위기를 유지하기 위해 폐쇄될 수도 있다.In some embodiments, one or more secondary structures may be positioned to maintain a cooler atmosphere around the polymer insulated conductor than the ambient temperature after it exits the cooling chamber. FIG. 5A illustrates an example of a cooling vessel (510) having a secondary structure (550) positioned around a polymer insulated conductor (520) as it exits the cooling vessel. In some embodiments, the secondary structure (550) is a hollow tube arranged to maintain a cooled atmosphere around the polymer insulated wire before the wire is subjected to compressive forces as part of the twinning process. The secondary structure (550) may be made of any thermally conductive material, including, for example, metals and/or polymers. In some embodiments, the secondary structure (550) may be a larger tube arranged to surround the plurality of wires as they exit the cooling chamber to maintain an increased stiffness before the wire is subjected to any compressive or deforming forces. In some embodiments, the secondary structure (550) may be a tube having an adjustable length that can be expanded and/or contracted to adjust the residence time of the polymer cable components within the tube. In some embodiments, the secondary structure includes a removable or openable portion, such as a top or cover. In such embodiments, the secondary structure may be opened to allow initial treading or lacing of the wire or cable line, and then closed to exclude the ambient atmosphere within the secondary structure and maintain a cooler atmosphere than the surroundings.

몇몇 실시예에서, 2차 구조체는 냉각 용기로부터 극저온 유체를 수용하도록 배열된다. 일 예에서, 2차 구조체는 냉각 용기 내에 수용된 액체 질소의 증발 풀로부터 차가운 질소 증기를 수용하도록 배열될 수도 있다. 냉각 용기를 떠나는 와이어 주위에 주위 온도보다 더 차가운 분위기를 유지함으로써, 2차 구조체는 와이어가 냉각 용기로부터 압축력을 수반하는 트위너 또는 다른 후속 단계로 이동함에 따라 증가된 경도를 유지하는 것을 도울 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기 외부로 누설되는 임의의 극저온 유체는 2차 구조체에 의해 수용된다. 극저온 액체의 경우, 2차 구조체에 수용되는 극저온 액체는 2차 구조체 내에서 증발하여, 이에 의해 2차 구조체 내에 냉각된 분위기를 생성하고 제조 현장 상의 임의의 극저온 액체의 누설을 방지할 수도 있다.In some embodiments, the secondary structure is arranged to receive cryogenic fluid from the cooling vessel. In one example, the secondary structure may be arranged to receive cold nitrogen vapor from an evaporation pool of liquid nitrogen contained within the cooling vessel. By maintaining a cooler than ambient temperature atmosphere around the wire leaving the cooling vessel, the secondary structure may help maintain increased hardness as the wire moves from the cooling vessel to the compressive twinner or other subsequent stage. In some embodiments, any cryogenic fluid that leaks outside the cooling vessel is received by the secondary structure. In the case of a cryogenic liquid, the cryogenic liquid received in the secondary structure may evaporate within the secondary structure, thereby creating a cooled atmosphere within the secondary structure and preventing leakage of any cryogenic liquid onto the manufacturing site.

몇몇 실시예에서, 2차 용기는 냉각 용기, 트위너 또는 모두에 연결될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 2차 구조체는 냉각 용기로부터 2차 구조체를 통해 트위너 내로 팽창 또는 증발 극저온 증기를 유도할 수도 있다. 이러한 실시예에서, 트위너 내의 분위기는 트위너를 둘러싸는 주위 분위기보다 더 낮은 온도로 유지될 수도 있다.In some embodiments, the secondary vessel may be connected to the cooling vessel, the twinner, or both. In some embodiments, the secondary structure may direct cryogenic vapor from the cooling vessel through the secondary structure into the twinner for expansion or vaporization. In such embodiments, the atmosphere within the twinner may be maintained at a lower temperature than the ambient atmosphere surrounding the twinner.

본 발명은 일반적으로 폴리머 케이블 구성요소를 극저온 유체에 노출시키는 맥락에서 설명되지만, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하여, 이에 의해 그 경도를 상승시키는 다른 방법이 또한 사용될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.Although the present invention is generally described in the context of exposing a polymer cable component to a cryogenic fluid, it will be appreciated that other methods of cooling a polymer cable component and thereby increasing its hardness may also be used.

몇몇 실시예에서 폴리머 케이블 구성요소는 냉각된 튜브의 내부를 통과할 수도 있다. 튜브의 외부는 냉각된 또는 극저온 유체와 같은 냉각 매체에 노출되어, 이에 의해 튜브 자체의 온도를 감소시킬 수도 있다. 이러한 실시예에서, 냉각된 튜브 내의 분위기는 열이 튜브로부터 냉각된 또는 극저온 유체로 끌어당겨짐에 따라 냉각된 또는 극저온 유체에 의해 간접적으로 냉각될 것이다. 폴리머 케이블 구성요소는 튜브 내의 냉각된 분위기로의 그 노출에 의해 냉각될 수도 있어, 이에 의해 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 상승시킬 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 튜브는 튜브를 통과하는 폴리머 케이블 구성요소보다 단지 약간 더 클 수도 있다. 튜브의 내부 표면과 폴리머 케이블 구성요소 사이의 거리를 감소시킴으로써 폴리머 케이블 구성요소의 냉각 정도가 제어될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 튜브는 튜브를 통한 폴리머 케이블 구성요소의 초기 레이싱을 용이하게 하기 위해 튜브가 개방되도록 허용하는 제거 가능한 덮개 또는 힌지식으로 부착된 덮개를 가질 수도 있다. 일단 튜브가 폐쇄되면, 튜브의 외부는 튜브 내에 냉각된 내부 분위기를 설정하기 위해 냉각된 또는 극저온 유체에 노출될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 튜브는 신축식이거나 또는 연속 작업 동안 튜브의 길이를 증가 또는 감소시키기 위해 모듈식 구성요소를 사용할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 이는 작업자가 튜브, 튜브 길이, 및/또는 튜브 구성요소를 변경하기 위해 생산을 중단하지 않고 튜브의 냉각된 분위기 내에서 폴리머 케이블 구성요소의 총 체류 시간을 조정하는 것을 허용한다.In some embodiments, the polymer cable component may pass through the interior of a cooled tube. The exterior of the tube may be exposed to a cooling medium, such as a cooled or cryogenic fluid, thereby reducing the temperature of the tube itself. In such embodiments, the atmosphere within the cooled tube will be indirectly cooled by the cooled or cryogenic fluid as heat is drawn from the tube into the cooled or cryogenic fluid. The polymer cable component may be cooled by its exposure to the cooled atmosphere within the tube, thereby increasing the hardness of the polymer cable component. In some embodiments, the tube may be only slightly larger than the polymer cable component passing through the tube. The degree of cooling of the polymer cable component may be controlled by reducing the distance between the interior surface of the tube and the polymer cable component. In some embodiments, the tube may have a removable cover or hinged cover that allows the tube to be opened to facilitate initial lacing of the polymer cable component through the tube. Once the tube is closed, the exterior of the tube may be exposed to the cooled or cryogenic fluid to establish a cooled internal atmosphere within the tube. In some embodiments, the tube may be flexible or may utilize modular components to increase or decrease the length of the tube during continuous operation. In some embodiments, this allows the operator to adjust the total residence time of the polymer cable components within the cooled atmosphere of the tube without stopping production to change the tube, tube length, and/or tube components.

도 5b는 전술된 바와 같은 냉각된 튜브 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 예시된 실시예에서, 튜브(610)는 냉각된 재료(620)를 통과하여, 이에 의해 튜브(610) 내에 냉각된 분위기를 생성한다. 폴리머 케이블 구성요소(605)는 냉각된 튜브(610)를 통과하고 튜브(610) 내의 냉각된 분위기에 노출된다. 예시된 실시예에서, 열 교환기(630)가 냉각된 재료(620)의 온도를 제어하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 재료(620)의 온도는 튜브(610) 내의 분위기의 온도에 응답하여 조정될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 재료(620)는 튜브(610) 주위를 순환하는 냉각된 액체일 수도 있다. 튜브(610) 내부의 분위기가 바람직한 범위를 넘어 증가하면, 냉각된 액체가 더 빠르게 순환될 수도 있고, 또는 냉각된 액체의 온도는 튜브(610) 내의 분위기의 온도가 바람직한 범위로 내려갈 때까지 감소될 수도 있다.FIG. 5b schematically illustrates a cooled tube embodiment as described above. In the illustrated embodiment, the tube (610) passes through a cooled material (620), thereby creating a cooled atmosphere within the tube (610). The polymer cable component (605) passes through the cooled tube (610) and is exposed to the cooled atmosphere within the tube (610). In the illustrated embodiment, a heat exchanger (630) may be used to control the temperature of the cooled material (620). In some embodiments, the temperature of the cooled material (620) may be adjusted in response to the temperature of the atmosphere within the tube (610). In some embodiments, the cooled material (620) may be a cooled liquid circulating around the tube (610). As the atmosphere within the tube (610) increases beyond a desired range, the cooled liquid may be circulated more quickly, or the temperature of the cooled liquid may be decreased until the temperature of the atmosphere within the tube (610) drops to a desired range.

몇몇 실시예에서, 냉각된 튜브는 특정 양의 냉각된 재료가 튜브의 내부 내로 이동할 수 있게 하도록 구성된 입구 구멍 또는 슬릿을 포함한다. 이들 구멍 또는 슬릿의 크기, 형상 및 수는 예상되는 조건에 따라 상이하게 배열될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 재료는 구멍 또는 슬릿을 통해 튜브에 진입하도록 허용된 극저온 액체이다. 이는 튜브 내의 온도를 감소시키고 또한 폴리머 케이블 구성요소와 극저온 액체 사이의 일부 직접 접촉을 허용할 것이다. 몇몇 실시예에서, 튜브에 진입하도록 허용되는 극저온 액체의 양은, 동작 조건하에서, 튜브에 진입하는 모든 극저온 액체가 튜브 내에서 증발하도록 조정될 수 있다. 이는 극저온 액체가 냉각 디바이스 외부로 누설되는 것을 방지하고 폴리머 케이블 구성요소의 더 빠른 및/또는 더 많은 냉각을 허용할 것이다.In some embodiments, the cooled tube includes an inlet hole or slit configured to allow a quantity of cooled material to move into the interior of the tube. The size, shape and number of these holes or slits may be arranged differently depending on the anticipated conditions. In some embodiments, the cooled material is a cryogenic liquid that is allowed to enter the tube through the hole or slit. This will reduce the temperature within the tube and also allow some direct contact between the polymer cable component and the cryogenic liquid. In some embodiments, the amount of cryogenic liquid allowed to enter the tube can be adjusted such that, under operating conditions, all of the cryogenic liquid that enters the tube evaporates within the tube. This will prevent the cryogenic liquid from leaking outside of the cooling device and will allow for faster and/or more complete cooling of the polymer cable component.

몇몇 실시예에서, 냉각된 휠, 롤러 또는 도르래는 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 증가시키기 위해 사용될 수도 있다. 와이어 및 케이블 제조는 일반적으로 프로세스 지시하고, 장력을 제어하고 그리고/또는 케이블링 구성요소를 축적하는 것과 같은 다양한 상이한 목적을 위해 다수의 휠, 롤러 및/또는 도르래를 수반하는 연속 프로세스이다. 폴리머 케이블 구성요소가 이들 휠에 접촉할 때, 적어도 약간의 압축력이 케이블 구성요소에 인가된다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 또는 극저온 유체는 휠의 내부를 통과하여, 이에 의해 휠을 냉각시킬 수도 있다. 휠의 고체 표면이 회전함에 따라, 이는 상당한 추가 변형력을 생성하지 않고 회전 표면과 접촉하는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각할 수 있다. 폴리머 케이블 구성요소가 휠에 접촉할 때, 이는 적어도 약간 냉각되어 그 결과 더 경성이 될 것이다. 몇몇 실시예에서, 일련의 냉각된 휠, 롤러 또는 도르래는 케이블 구성요소와 냉각된 표면 사이의 노출 시간을 증가시키는 데 사용될 수 있어, 이에 의해 케이블 구성요소가 후속 압축력을 경험하기 전에 원하는 정도의 경도에 도달할 수 있게 한다.In some embodiments, cooled wheels, rollers, or pulleys may be used to increase the hardness of a polymer cable component. Wire and cable manufacturing is typically a continuous process involving a number of wheels, rollers, and/or pulleys for a variety of different purposes, such as directing the process, controlling tension, and/or stacking the cabling components. When a polymer cable component contacts these wheels, at least some compressive force is applied to the cable component. In some embodiments, a cooled or cryogenic fluid may be passed through the interior of the wheel, thereby cooling the wheel. As the solid surface of the wheel rotates, it may cool the polymer cable component in contact with the rotating surface without generating significant additional strain. When the polymer cable component contacts the wheel, it will cool at least slightly and will therefore become stiffer. In some embodiments, a series of cooled wheels, rollers, or pulleys may be used to increase the exposure time between the cable component and the cooled surface, thereby allowing the cable component to reach a desired degree of hardness before experiencing subsequent compressive forces.

몇몇 실시예에서, 액체 또는 고체 냉각 매체를 사용하는 것보다, 냉각된 공기 또는 다른 냉각된 가스 또는 증기가 폴리머 케이블 구성요소의 온도를 낮추고 경도를 증가시키는 데 사용될 수 있다. 와이어 및 케이블 제조의 계절적 변동은 알려진 현상이다. 더 따뜻한 달에는, 제조 시설은 더 높은 주위 온도를 가질 수도 있다. 이는 특정 시설에서 사용되는 폴리머 케이블 구성요소의 온도의 증가 및 대응하는 경도의 감소를 유도할 수 있다. 이러한 계절적 변동을 해결하기 위해, 몇몇 제조 시설은 시설 내에 비교적 일정한 온도를 유지하기 위해 표준 공조를 이용한다. 그러나, 제조된 케이블의 전기적 성능을 증가시키는 것은 전체 제조 시설 전반에 걸쳐 적당한 온도를 유지하는 것을 필요로 하지는 않는다.In some embodiments, rather than using a liquid or solid cooling medium, cooled air or other cooled gas or vapor may be used to lower the temperature and increase the stiffness of the polymer cable components. Seasonal variation in wire and cable manufacturing is a known phenomenon. During the warmer months, a manufacturing facility may have a higher ambient temperature. This can lead to an increase in the temperature and a corresponding decrease in the stiffness of the polymer cable components used in that particular facility. To address this seasonal variation, some manufacturing facilities utilize standard air conditioning to maintain a relatively constant temperature within the facility. However, increasing the electrical performance of manufactured cables does not require maintaining a suitable temperature throughout the entire manufacturing facility.

몇몇 실시예에서, 공조 장비는 차가운 공기를 트위너 내로 또는 폴리머 케이블 구성요소를 둘러싸는 냉각 챔버 내로 직접 유도하는 데 사용될 수 있다. 폴리머 케이블 구성요소를 둘러싸는 분위기의 온도를 감소시킴으로써, 폴리머의 경도는 압축 이벤트 직전 또는 중에 증가될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 공조 장비는 제조 시설 전반에 걸쳐 양호하게 허용될 것보다 더 낮은 온도에 있는 공기를 발생하기 위해 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 공조 시스템은 폴리머 케이블 구성요소 상에 약 60℉ 미만인 공기를 유도하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 공조 또는 냉동 시스템은 폴리머 케이블 구성요소 상에 약 50℉ 미만 또는 약 40℉ 미만, 또는 약 30℉ 미만, 또는 약 20℉ 미만, 또는 약 10℉ 미만 또는 약 0℉ 미만인 공기를 유도하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 공조 또는 냉동 시스템은 폴리머 케이블 구성요소 상에 약 10℃ 미만 또는 약 5℃ 미만, 또는 약 0℃ 미만, 또는 약 -5℃ 미만, 또는 약 -10℃ 미만 또는 약 -15℃ 미만인 공기를 유도하도록 구성될 수도 있다.In some embodiments, the air conditioning equipment may be used to direct cool air into the twinner or into a cooling chamber surrounding the polymer cable component. By reducing the temperature of the atmosphere surrounding the polymer cable component, the hardness of the polymer may be increased immediately prior to or during the compression event. In some embodiments, the air conditioning equipment may be used to generate air at a lower temperature than would be desirable throughout the manufacturing facility. In some embodiments, the air conditioning system may be configured to direct air at a temperature of less than about 60° F. over the polymer cable component. In some embodiments, the air conditioning or refrigeration system may be configured to direct air at a temperature of less than about 50° F., or less than about 40° F., or less than about 30° F., or less than about 20° F., or less than about 10° F., or less than about 0° F. over the polymer cable component. In some embodiments, the air conditioning or refrigeration system may be configured to induce air over the polymer cable component that is less than about 10° C., less than about 5° C., less than about 0° C., less than about -5° C., less than about -10° C., or less than about -15° C.

몇몇 실시예에서, 구조체는 압축 이벤트 전 또는 동안에 폴리머 케이블 구성요소 주위에 주위보다 더 차가운 분위기를 포함하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 트위너 권취 디바이스 주위의 챔버는 주위보다 더 차가운 분위기를 포함하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 용례를 위해 많은 양의 매우 차가운 공기를 발생하기 위해 특수 냉동 장비가 필요할 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 경도를 증가시키는 것이 압축력으로 인한 변형을 감소시키는 것을 도울 것인 제조 프로세스의 임의의 단계에서 차가운 공기가 폴리머 케이블 구성요소에 인가될 수도 있다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다.In some embodiments, the structure may be used to contain a colder atmosphere around the polymer cable component prior to or during the compression event. In some embodiments, a chamber around the twiner winding device may be used to contain a colder atmosphere than the surroundings. It will be appreciated that for some applications, special refrigeration equipment may be required to generate large quantities of very cold air. It will also be appreciated that cold air may be applied to the polymer cable component at any stage of the manufacturing process where increasing the hardness will help reduce deformation due to compression forces.

일 예시적인 예에서, 플루오르화 에틸렌 프로필렌(FEP) 절연 와이어의 다수의 연선이 19 m/minute 또는 약 63 feet/minute의 라인 속도에서 생성되었다. 트위너 파라미터는 분당 3,000회 트위스트 및 6.2 mm의 꼬임 길이로 설정되었다. 트위너에 진입하기 전에, 와이어는 냉각 용기를 통과하고 다양한 시간 동안 액체 질소에 침지되었다. 최종 연선의 압착비는 컴퓨터 단층 촬영(CT) 스캔을 사용하여 검사되었다.In one illustrative example, multiple strands of fluorinated ethylene propylene (FEP) insulated wire were produced at a line speed of 19 m/minute or about 63 feet/minute. The tweener parameters were set to 3,000 twists per minute and a twist length of 6.2 mm. Prior to entering the tweener, the wires were passed through a cooling vessel and immersed in liquid nitrogen for various periods of time. The crimp ratio of the final strands was examined using computed tomography (CT) scans.

이하의 표 1은 3회의 시험에 걸쳐 수집된 데이터의 표를 나타내고 있다. 각각의 시험은 다양한 길이의 냉각 용기를 통과한 4개의 샘플을 포함한다. 냉각 용기의 길이는 0 피트(대조군)로부터 2 피트, 4 피트 및 6 피트까지 다양했다. 전술된 라인 속도를 포함하는 트위닝 파라미터는 모든 시험 전반에 걸쳐 일정하게 유지되었다.Table 1 below presents the data collected over three trials. Each trial included four samples passed through cooling vessels of varying lengths. The cooling vessel lengths varied from 0 ft (control) to 2 ft, 4 ft, and 6 ft. Twinning parameters, including the aforementioned line speed, were held constant throughout all trials.

표 1 - 분쇄비Table 1 - Crushing ratio

Figure 112022136967819-pct00001
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표 1로부터 알 수 있는 바와 같이, 평균 압착비는 냉각 용기의 증가하는 길이에 따라 감소했다. 19 meters/minute의 라인 속도는 대략 초당 1 피트이고, 따라서 피트 단위의 냉각 용기의 길이는 초 단위로 측정된 절연 와이어가 액체 질소에 노출된 시간과 대략 동일하다.As can be seen from Table 1, the average compression ratio decreased with increasing length of the cooling vessel. A line speed of 19 meters/minute is approximately 1 foot per second, so the length of the cooling vessel in feet is approximately equal to the time, measured in seconds, that the insulated wire is exposed to liquid nitrogen.

도 6은 표 1에 제시된 데이터의 그래프를 도시하고 있다. 도 6의 그래프 및 표 1에 의해 알 수 있는 바와 같이, 평균 압착비는 FEP 절연 와이어가 액체 질소에 노출되지 않았을 때 6.74%로부터, FEP 절연 와이어가 약 6초 동안 액체 질소에 노출되었을 때 1.09%로 감소한다. 이는 약 6초 만에 약 83%의 압착비의 감소를 나타낸다.Figure 6 illustrates a graph of the data presented in Table 1. As can be seen from the graph of Figure 6 and Table 1, the average crush ratio decreases from 6.74% when the FEP insulated wire was not exposed to liquid nitrogen, to 1.09% when the FEP insulated wire was exposed to liquid nitrogen for about 6 seconds. This represents a crush ratio reduction of about 83% in about 6 seconds.

표 2(이하)는 다양한 길이에 대한 액체 질소에 노출된 FEP 절연 와이어의 샘플의 표면 온도를 나타내고 있다. 표면 온도는 FEP 절연 와이어가 냉각 챔버를 통과한 후 트위닝됨에 따라 온도 프로브를 사용하여 측정되었다. 라인 속도를 포함하는 트위닝 파라미터는 전술된 파라미터와 일치한다.Table 2 (below) shows the surface temperatures of samples of FEP insulated wire exposed to liquid nitrogen for various lengths. The surface temperatures were measured using a temperature probe as the FEP insulated wire passed through the cooling chamber and was twinned. The twinning parameters, including line speed, are consistent with the parameters described above.

[표 2] - FEP 절연 와이어의 표면 온도[Table 2] - Surface temperature of FEP insulated wire

Figure 112022136967819-pct00002
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도 7은 단일 그래프 상에 제시된 표 1 및 표 2의 모두에 제시된 데이터를 도시하고 있다. 도 7로부터 알 수 있는 바와 같이, FEP 코팅된 와이어의 표면 온도는 약 2초의 액체 질소로의 노출 후에 상당히 강하되었고 이어서 더 느린 속도로 계속 강하되었다. FEP 절연 와이어의 압착비는 약 2초의 액체 질소로의 노출 후에 강하되었고 냉각 용기의 길이와 와이어가 액체 질소에 노출되는 시간이 증가함에 따라 계속 강하되었다.Figure 7 illustrates the data presented in both Tables 1 and 2 presented on a single graph. As can be seen from Figure 7, the surface temperature of the FEP coated wire dropped significantly after about 2 seconds of exposure to liquid nitrogen and then continued to drop at a slower rate. The compression ratio of the FEP insulated wire dropped after about 2 seconds of exposure to liquid nitrogen and continued to drop as the length of the cooling vessel and the time the wire was exposed to the liquid nitrogen increased.

절연 와이어의 표면 온도의 감소 뿐만 아니라 대응하는 압착비의 감소는 압착비를 감소시키기 위해 연장된 시간 기간 동안 극저온 유체에 절연 와이어를 항상 노출시킬 필요가 있는 것은 아니라는 것을 나타내고 있다. 몇몇 실시예에서, 압착비를 극적으로 감소시키기 위해 절연층의 전체 두께의 온도를 감소시킬 필요는 없다. 절연층의 외피가 냉각될 수 있어, 이에 의해 절연층의 외부 부분의 경도가 증가하고 절연 와이어를 트위닝함으로써 생성되는 압착량을 감소시킬 수 있다.The reduction in surface temperature of the insulation wire, as well as the corresponding reduction in the crimp ratio, indicates that it is not always necessary to expose the insulation wire to the cryogenic fluid for extended periods of time to reduce the crimp ratio. In some embodiments, it is not necessary to reduce the temperature of the entire thickness of the insulation layer to dramatically reduce the crimp ratio. The outer layer of the insulation layer can be cooled, thereby increasing the hardness of the outer portion of the insulation layer and reducing the crimp amount produced by twinning the insulation wire.

이론에 의해 구속되지 않고, 감소하는 압착비는 FEP 절연 와이어의 외부 부분의 증가하는 경도로 인한 것으로 고려된다. 절연 와이어가 더 긴 시간 기간 동안 액체 질소에 노출됨에 따라, 증가된 경도를 갖는 절연층의 외부 부분의 두께가 증가한다. 와이어가 더 긴 시간 기간 동안 액체 질소에 노출됨에 따라, 폴리머 절연층의 외부 표면에서의 경도 증가의 정도가 또한 증가할 수도 있다.Without being bound by theory, the decreasing compression ratio is considered to be due to the increasing hardness of the outer portion of the FEP insulation wire. As the insulation wire is exposed to liquid nitrogen for a longer period of time, the thickness of the outer portion of the insulation layer with increased hardness increases. As the wire is exposed to liquid nitrogen for a longer period of time, the degree of hardness increase at the outer surface of the polymer insulation layer may also increase.

폴리머 절연 와이어를 액체 질소 또는 다른 극저온 유체에 짧은 시간 기간 동안 노출시킴으로써, 경화된 폴리머의 외피가 균질 폴리머 층 내에 형성될 수도 있다. 이 경화된 폴리머 층은 와이어가 외력에 노출될 때 폴리머 절연층의 변형을 감소시킨다. 폴리머 절연재의 변형을 감소시킴으로써, 전도체간 거리가 더 일관적으로 유지될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 개시된 방법을 사용함으로써, 사용된 폴리머 절연재의 총량이 동일한 전도체간 거리를 유지하면서 감소될 수 있다. 몇몇 경우에, 폴리머 절연층의 변형을 감소시키는 것은 와이어 및 최종 케이블의 전기적 성능을 증가시킨다. 변형량을 감소시키는 것은 또한 각각의 절연 전도체의 형상을 유지하는 것을 보조하는데, 이는 연선의 2개의 절연 전도체 사이의 전기적 일관성을 개선시키고 연선의 균형을 유지한다.By exposing the polymer-insulated wire to liquid nitrogen or another cryogenic fluid for a short period of time, a skin of cured polymer may be formed within the homogeneous polymer layer. This cured polymer layer reduces deformation of the polymer insulation layer when the wire is exposed to an external force. By reducing deformation of the polymer insulation, the distance between conductors can be maintained more consistently. In some embodiments, by using the disclosed methods, the total amount of polymer insulation used can be reduced while maintaining the same distance between conductors. In some cases, reducing deformation of the polymer insulation layer increases the electrical performance of the wire and the resulting cable. Reducing the amount of deformation also assists in maintaining the shape of each insulated conductor, which improves electrical consistency between the two insulated conductors of the stranded wire and maintains the balance of the stranded wire.

몇몇 실시예에서, 폴리머 절연층의 외부 표면은 0℃ 미만으로 감소되는 반면 폴리머 절연층의 내부 부분은 약 5℃ 초과로 유지된다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 절연층 두께의 절반 미만은 약 5℃ 미만의 온도를 가질 것이다.In some embodiments, the outer surface of the polymer insulation layer is cooled to below 0° C. while the inner portion of the polymer insulation layer is maintained above about 5° C. In some embodiments, less than half of the thickness of the polymer insulation layer will have a temperature below about 5° C.

몇몇 실시예에서, 폴리머 절연층 또는 폴리머 절연층의 일부는 발포 폴리머일 수도 있다. 이러한 실시예에서, 발포 폴리머 절연재는 제조 프로세스 중에 생성된 많은 작은 에어 포켓을 포함한다. 공기는 우수한 전기 절연체로 알려져 있고, 따라서 폴리머 절연층 전반에 걸쳐 에어 포켓을 포함하는 것은 절연층의 유전 상수를 감소시킨다. 이는 공기의 유전 상수가 1.0이고, 이는 FEP(2.0), 폴리에틸렌(2.3), 폴리염화비닐(3.5)과 같은 다른 재료의 유전 상수보다 바람직하기 때문이다.In some embodiments, the polymer insulation layer or a portion of the polymer insulation layer may be a foamed polymer. In such embodiments, the foamed polymer insulation includes many small air pockets created during the manufacturing process. Air is known to be a good electrical insulator, and therefore including air pockets throughout the polymer insulation layer reduces the dielectric constant of the insulation. This is because the dielectric constant of air is 1.0, which is preferable to the dielectric constants of other materials such as FEP (2.0), polyethylene (2.3), and polyvinyl chloride (3.5).

공기는 우수한 유전값을 갖지만, 기계적 경도를 제공하지 않는다. 따라서, 공기를 포함하는 발포체 재료 또는 다른 폴리머 구성요소는 공기를 포함하지 않는 유사한 구성요소보다 더 낮은 경도를 가질 것이다. 공기는 임의의 수의 방법(소형 셀, 대형 셀, 공동 등)으로 폴리머 케이블 구성요소에 포함될 수 있기 때문에, 궁극적으로 강도는 고체 폴리머를 대체하는 공기의 퍼센트 및 이용된 공기 공동의 크기에 따라 감소될 것이다. 몇몇 실시예에서, 본 명세서에 설명된 경도를 증가시키기 위한 방법은 공기로 대체되지 않은 나머지 폴리머 재료의 경도를 증가시키는 데 유용하다. 발포 폴리머는 고체 폴리머보다 변형에 더 민감하기 때문에, 변형에 대응하도록 추가된 추가 재료의 양이 증가될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 발포 폴리머 재료의 쇼어 D 경도는 압축 이벤트 전 또는 동안 20℃에서 유사한 재료에 비해 적어도 약 10%만큼 증가된다.Air has excellent dielectric properties, but does not provide mechanical hardness. Therefore, a foam material or other polymer component that includes air will have a lower hardness than a similar component that does not include air. Since air can be incorporated into the polymer cable component in any number of ways (small cells, large cells, cavities, etc.), ultimately the strength will be reduced depending on the percentage of air replacing the solid polymer and the size of the air cavities utilized. In some embodiments, the methods for increasing hardness described herein are useful for increasing the hardness of the remaining polymer material that is not replaced by air. Since the foamed polymer is more sensitive to deformation than the solid polymer, the amount of additional material added to counteract the deformation may be increased. In some embodiments, the Shore D hardness of the foamed polymer material is increased by at least about 10% at 20° C., prior to or during the compression event, relative to a similar material.

도 8은 절연층 전반에 걸쳐 분포된 여러 에어 포켓을 갖는 발포 절연 전도체의 단면 이미지를 도시하고 있다. 이들 에어 포켓은 폐쇄되어 공기 또는 임의의 다른 유체가 절연층을 통해 이동하는 것을 허용하지 않는다는 것이 이해될 수 있을 것이다.Figure 8 illustrates a cross-sectional image of a foam insulation conductor having multiple air pockets distributed throughout the insulation layer. It will be appreciated that these air pockets are closed and do not allow air or any other fluid to move through the insulation layer.

몇몇 예에서, 발포체 FEP(고체 FEP가 아닌)로 절연된 단일 와이어는 세틱(Setic) 트위너 상에서 트위닝되었고 압착비 및 전기 임피던스에 대해 분석되었다. 발포체 FEP 절연 와이어의 샘플은 다양한 시간의 길이 동안 극저온 유체에 노출되었다. 극저온 유체에 노출된 샘플은 극저온 유체에 노출되지 않은 동일한 발포 절연 와이어의 샘플과 비교되었다.In some examples, single wires insulated with foam FEP (rather than solid FEP) were twinned on a Setic Tweener and analyzed for compression ratio and electrical impedance. Samples of the foam FEP insulated wire were exposed to cryogenic fluid for various lengths of time. Samples exposed to the cryogenic fluid were compared to samples of the same foam insulated wire that were not exposed to the cryogenic fluid.

일 예에서, 한 쌍의 트위닝된 와이어가 대조군으로 사용되었고 어떠한 극저온 유체에도 노출되지 않았으며, 반면 유사한 쌍의 발포 폴리머 절연 와이어는 트위닝되기 전에 5.6초 동안 액체 질소 욕에 노출되었다. 양 세트의 와이어를 사용하여 제조된 트위닝된 쌍의 꼬임 길이는 8.5 mm였다. 이 분석을 위해, 2개의 트위닝된 쌍의 각각의 6 인치 샘플이 X선/CT를 사용하여 그 길이를 따라 3개의 개별 위치에서 이미징되었다.In one example, one pair of twinned wires was used as a control and was not exposed to any cryogenic fluid, whereas a similar pair of foam polymer-insulated wires was exposed to a liquid nitrogen bath for 5.6 seconds prior to twinning. The twist length of the twinned pair manufactured using both sets of wires was 8.5 mm. For this analysis, 6-inch samples of each of the two twinned pairs were imaged at three separate locations along their length using X-ray/CT.

이하의 표 3에서 알 수 있는 바와 같이, 발포 절연 트위닝된 와이어의 평균 압착비는 와이어가 액체 질소에 노출되지 않았을 때 평균 17.75%로부터, 트위닝된 와이어가 5.6초 동안 액체 질소에 노출되었을 때 평균 12.92%로 감소되었다. 이는 27.21%의 개선을 나타낸다. 압착비 분석은 X선/CT를 사용하여 수행되었다. 표 3은 대조군과 처리된 와이어의 모두에서 분석에 대한 3개의 지점의 각각에 대한 압착비 데이터를 나타내고 있다. 극저온 냉각된 연선의 전기 임피던스는 또한 136 옴으로부터 146 옴으로 증가되었는데, 이는 대조군 연선에 비해 10 옴 또는 7.4%의 증가이다.As shown in Table 3 below, the average crimp ratio of the foam insulated twinned wires decreased from an average of 17.75% when the wires were not exposed to liquid nitrogen to an average of 12.92% when the twinned wires were exposed to liquid nitrogen for 5.6 seconds. This represents an improvement of 27.21%. The crimp ratio analysis was performed using X-ray/CT. Table 3 presents the crimp ratio data for each of the three points for the analysis for both the control and treated wires. The electrical impedance of the cryogenically cooled wires also increased from 136 ohms to 146 ohms, which is an increase of 10 ohms or 7.4% over the control wires.

[표 3] - 5.6초에서 발포 절연 트위닝된 와이어의 압착비[Table 3] - Compression ratio of foam-insulated twinned wire at 5.6 seconds

Figure 112022136967819-pct00003
Figure 112022136967819-pct00003

다른 예에서, 제2 쌍의 FEP 발포 절연 트위닝된 와이어가 대조군으로 사용되었고 어떠한 극저온 유체에도 노출되지 않았으며, 반면 유사한 쌍의 와이어는 트위닝되기 전에 9.1초 동안 액체 질소 욕에 노출되었다. 이들 와이어를 사용하여 제조된 트위닝된 쌍의 꼬임 길이는 8.5 mm였다. 마찬가지로 이 분석을 위해, 트위닝된 쌍의 각각의 6 인치 샘플이 X선/CT를 사용하여 그 길이를 따라 3개의 개별 위치에서 이미징되었다.In another example, a second pair of FEP foam insulated twinned wires served as a control and were not exposed to any cryogenic fluid, while a similar pair of wires was exposed to a liquid nitrogen bath for 9.1 seconds prior to twinning. The twist length of the twinned pairs manufactured using these wires was 8.5 mm. Similarly, for this analysis, each 6-inch sample of the twinned pair was imaged at three separate locations along its length using X-ray/CT.

이하의 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 트위닝된 와이어의 평균 압착비는 와이어가 액체 질소에 노출되지 않았을 때 평균 18.84%로부터, 와이어가 9.1초 동안 액체 질소에 노출되었을 때 평균 9.74%로 감소되었다. 이는 48.3%의 개선을 나타낸다. 압착비 분석은 X선/CT를 사용하여 수행되었다. 표 4는 대조군과 처리된 와이어의 모두에서 분석에 대한 3개의 지점의 각각에 대한 압착비 데이터를 나타내고 있다. 극저온 냉각된 연선의 전기 임피던스는 또한 142 옴으로부터 154 옴으로 증가되었는데, 이는 대조군 연선에 비해 12 옴 또는 8.5%의 증가이다.As shown in Table 4 below, the average crimp ratio of the twinned wires decreased from an average of 18.84% when the wires were not exposed to liquid nitrogen, to an average of 9.74% when the wires were exposed to liquid nitrogen for 9.1 seconds. This represents an improvement of 48.3%. The crimp ratio analysis was performed using X-ray/CT. Table 4 presents the crimp ratio data for each of the three points for the analysis for both the control and treated wires. The electrical impedance of the cryogenically cooled strands also increased from 142 ohms to 154 ohms, which is an increase of 12 ohms or 8.5% over the control strands.

[표 4] - 9.1초에서 발포 절연 트위닝된 와이어의 압착비[Table 4] - Compression ratio of foam-insulated twinned wire at 9.1 seconds

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개시된 발명의 이점 중 하나는 경도를 증가시키고 트위닝, 케이블링, 및/또는 제조 프로세스 동안 생성된 변형량을 감소시킴으로써 개선된 전기적 특성을 갖는 연선 및/또는 다른 케이블 설계를 생성하는 능력이다. 연선에서 절연층의 변형의 하나의 소스는 2개의 절연 전도체가 서로 주위에 트위스팅되어 있는 트위닝 프로세스이다. 트위닝 프로세스 동안 발생하는 변형의 정도는 예를 들어 꼬임 길이, 와이어 장력, 절연 재료, 절연재의 경도 및/또는 트위닝 프로세스 동안 폴리머 절연재 내에서 발생된 열의 양을 포함하는 여러 인자에 의해 영향을 받는다. 변형을 가능한 한 감소시키기 위해, 절연 전도체가 가장 큰 변형력을 받게 될 때 트위닝 프로세스 동안 절연 재료의 경도를 증가시키는 것이 바람직할 수도 있다. 설명한 바와 같이, 절연층의 경도를 일시적으로 증가시키는 일 방법은 온도를 감소시키는 것이다. 몇몇 실시예에서, 와이어가 트위닝되는 동안 절연층의 온도를 감소시키는 것이 바람직하다.One of the advantages of the disclosed invention is the ability to produce stranded and/or other cable designs having improved electrical properties by increasing the stiffness and reducing the amount of strain generated during the twinning, cabling, and/or manufacturing processes. One source of strain in the insulation in a stranded cable is the twinning process, in which two insulated conductors are twisted around each other. The degree of strain that occurs during the twinning process is influenced by several factors, including, for example, the length of the twist, the wire tension, the insulation material, the stiffness of the insulation, and/or the amount of heat generated within the polymer insulation during the twinning process. In order to reduce the strain as much as possible, it may be desirable to increase the stiffness of the insulation material during the twinning process when the insulated conductors are subjected to the greatest strain. As described, one way to temporarily increase the stiffness of the insulation is to reduce the temperature. In some embodiments, it is desirable to reduce the temperature of the insulation while the wires are twinned.

몇몇 예에서, 고체 폴리머 및 발포 폴리머 절연 전도체의 모두에 대한 극저온 유체에 대한 노출 시간, 표면 온도, 및 압착비 사이의 관계가 추가로 조사되었다. 이하의 예에서, FEP 절연 전도체의 쌍은 극저온 유체에 노출된 후 19 m/min의 속도로 함께 트위닝되었다. 절연층의 표면 온도는 2개의 절연 전도체의 제1 접촉 지점에 배치된 온도 프로브와의 직접 접촉에 의해 측정되었다.In several examples, the relationship between exposure time to a cryogenic fluid, surface temperature, and compression ratio for both solid polymer and foamed polymer insulated conductors was further investigated. In the examples below, pairs of FEP insulated conductors were twinned together at a speed of 19 m/min after exposure to a cryogenic fluid. The surface temperature of the insulation was measured by direct contact with a temperature probe placed at the first contact point of the two insulated conductors.

발포 FEP 절연 및 고체 FEP 절연 전도체의 모두는 다양한 시간의 길이 동안 극저온 유체(액체 질소)에 노출되었고 표면 온도가 측정되었다. 표 5는 이 예의 결과를 나타내고 있다. 도 9는 이들 결과의 그래프를 도시하고 있다.Both foamed FEP insulation and solid FEP insulation conductors were exposed to cryogenic fluid (liquid nitrogen) for various lengths of time and their surface temperatures were measured. Table 5 shows the results of this example. Figure 9 shows a graph of these results.

[표 5] - 표면 온도[Table 5] - Surface temperature

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표 5 및 도 9는 동일한 시간 동안 극저온 유체에 노출될 때에도 발포체 및 고체 폴리머 절연 전도체의 표면 온도의 상당한 차이를 나타내고 있다. 액체 질소에 6초 노출 후에, 발포 절연 전도체는 고체 폴리머 절연 전도체보다 훨씬 낮은 표면 온도로 유지되었다.Table 5 and Figure 9 show significant differences in the surface temperatures of the foam and solid polymer insulated conductors even when exposed to cryogenic fluids for the same period of time. After 6 seconds of exposure to liquid nitrogen, the foam insulated conductor maintained a much lower surface temperature than the solid polymer insulated conductor.

절연 전도체의 표면 온도는 전도체가 액체 질소로부터 제거된 후 약 1초 후에 측정되었다. 이론에 의해 구속되지 않고, 고체 폴리머 절연재의 표면은 발포체 절연층의 표면보다 더 빨리 가온되는 것으로 고려된다. 발포체 절연층은 다수의 밀폐된 에어 포켓을 포함한다. 발포 절연 와이어가 액체 질소 내에 침지되는 동안 이들 에어 포켓 내에 포집된 공기가 냉각되고 이어서 냉각된 공기가 주위 절연층의 가온을 늦추는 것이 가능하다. 달리 말하면, 발포체 절연층 내의 냉각된 에어 포켓은 고체 폴리머 절연층에 비교하여 발포체 절연층의 더 낮은 표면 온도를 유지하는 것을 도울 수도 있다. 시간 경과에 따라, 고체 폴리머 절연층과 발포체 절연층의 모두는 주위 온도로 가온될 것이지만, 발포체 절연층은 더 긴 시간 기간 동안 상당히 더 차가운 온도를 유지할 수도 있다.The surface temperature of the insulated conductor was measured approximately 1 second after the conductor was removed from the liquid nitrogen. Without being bound by theory, it is believed that the surface of the solid polymer insulation warms up more quickly than the surface of the foam insulation. The foam insulation comprises a number of closed air pockets. It is possible that the air trapped within these air pockets cools while the foam insulation wire is immersed in the liquid nitrogen, and that the cooled air then slows down the warming of the surrounding insulation. In other words, the cooled air pockets within the foam insulation may help maintain a lower surface temperature of the foam insulation compared to the solid polymer insulation. Over time, both the solid polymer insulation and the foam insulation will warm up to ambient temperature, but the foam insulation may remain at a significantly cooler temperature for a longer period of time.

몇몇 실시예에서, 케이블은 케이블 내에 통합된 폴리머 케이블 구성요소를 상당히 변형시키지 않고 제조된다. 많은 폴리머 케이블 구성요소는 많은 대략 동일한 직경을 갖는 일반적으로 원형 단면을 갖는다. 유사하게, 많은 폴리머 케이블 구성요소의 일반적으로 원형 단면은 케이블이 압축되거나 변형되기 전에 모두 서로 대략 동일한 많은 반경을 가질 것이다. 명확히 하자면, 폴리머 케이블 구성요소가 압축되거나 변형되기 전에, 최대 길이를 갖는 반경은 최소 길이를 갖는 반경과 대략 동일하다. 폴리머 케이블 구성요소의 벽 두께에는 몇몇 자연스러운 편차가 있지만, 최대 및 최소 반경은 일반적으로 서로의 3% 이내이다. 몇몇 폴리머 케이블 구성요소에서, 초기 최대 및 최소 반경은 압축 또는 변형되기 전에 서로 5% 이내일 수도 있다.In some embodiments, the cable is manufactured without significantly deforming the polymer cable components incorporated within the cable. Many polymer cable components have generally circular cross sections having many approximately equal diameters. Similarly, many polymer cable components' generally circular cross sections will all have many radii that are approximately equal to each other before the cable is compressed or deformed. To be clear, before the polymer cable component is compressed or deformed, the radius having the maximum length is approximately equal to the radius having the minimum length. While there is some natural variation in the wall thickness of the polymer cable component, the maximum and minimum radii are typically within 3% of each other. In some polymer cable components, the initial maximum and minimum radii may be within 5% of each other before being compressed or deformed.

몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소가 압축기 또는 변형력을 받게 된 후에 폴리머 케이블 구성요소의 일반적으로 원형 단면이 보존된다. 본 명세서에 설명된 바와 같이 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 증가시킴으로써, 폴리머 구성요소는 덜 변형될 수도 있고, 이에 의해 그 일반적으로 원형 단면을 유지한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소가 압축력을 받게 된 후, 최대 및 최소 길이 반경은 서로 약 10% 이내이다. 몇몇 실시예에서, 최대 및 최소 길이 반경은 서로 약 8% 또는 약 5% 이내이다. 몇몇 실시예에서, 최대 및 최소 길이 반경은 서로 약 15% 또는 약 12% 이내이다. 최대 및 최소 길이 반경이 서로 동일한 것에 가까울수록, 단면이 원형에 더 가까워지고 일반적으로 폴리머 케이블 구성요소가 덜 변형된다는 것이 이해될 수 있을 것이다.In some embodiments, the generally circular cross-section of the polymer cable component is preserved after the polymer cable component is subjected to a compressive or deforming force. By increasing the hardness of the polymer cable component as described herein, the polymer component may deform less, thereby maintaining its generally circular cross-section. In some embodiments, after the polymer cable component is subjected to a compressive force, the maximum and minimum length radii are within about 10% of each other. In some embodiments, the maximum and minimum length radii are within about 8% or about 5% of each other. In some embodiments, the maximum and minimum length radii are within about 15% or about 12% of each other. It will be appreciated that the closer the maximum and minimum length radii are to each other, the closer the cross-section is to a circle, and the generally less the polymer cable component is deformed.

몇몇 실시예에서, 약 10초 이하 동안 케이블 구성요소를 냉각함으로써 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 증가시킴으로써, 폴리머 구성요소는 압축기 또는 변형력을 받게 된 후에 덜 변형될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소가 압축력을 받게 된 후, 최대 및 최소 길이 직경은 서로 약 10% 이내이다. 몇몇 실시예에서, 최대 및 최소 길이 직경은 서로 약 8% 또는 약 5% 이내이다. 몇몇 실시예에서, 최대 및 최소 길이 직경은 서로 약 15% 또는 약 12% 이내이다. 최대 및 최소 길이 직경이 서로 동일한 것에 가까울수록, 단면이 원형에 더 가까워지고 일반적으로 폴리머 케이블 구성요소가 덜 변형된다는 것이 이해될 수 있을 것이다.In some embodiments, by increasing the hardness of the polymer cable component by cooling the cable component for less than about 10 seconds, the polymer component may deform less after being subjected to a compressive or strain force. In some embodiments, after the polymer cable component is subjected to a compressive force, the maximum and minimum length diameters are within about 10% of each other. In some embodiments, the maximum and minimum length diameters are within about 8% or about 5% of each other. In some embodiments, the maximum and minimum length diameters are within about 15% or about 12% of each other. It will be appreciated that the closer the maximum and minimum length diameters are to each other, the closer the cross-section is to a circle and generally the less the polymer cable component will deform.

절연 전도체가 여전히 냉각된 상태에 있는 동안 트위닝하고, 따라서 더 높은 경도를 갖는 것은 트위닝 프로세스 동안 변형량을 감소시키는 일 방법이다. 몇몇 실시예에서, 이는 최종 연선의 더 낮은 압착비 및 개선된 전기적 특성으로 이어진다. 몇몇 실시예에서, 절연 전도체가 극저온 유체에 노출되는 시간 및/또는 냉각된 절연 전도체가 트위닝되기 전에 주위 온도에 노출되는 시간은 최종 연선의 전기적 특성을 조절하기 위해 조정될 수도 있다.Twinning while the insulated conductor is still in a cooled state, and thus has a higher hardness, is one way to reduce the amount of strain during the twinning process. In some embodiments, this leads to a lower compression ratio and improved electrical properties of the final strand. In some embodiments, the time that the insulated conductor is exposed to the cryogenic fluid and/or the time that the cooled insulated conductor is exposed to ambient temperature before twinning may be adjusted to tailor the electrical properties of the final strand.

몇몇 실시예에서, 개별 전도체 또는 연선의 압착비 및/또는 연관 전기적 특성이 대략 동일한 전파 지연을 갖는 다수의 연선을 생성하기 위해 조정될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 더 긴 꼬임 길이를 갖는 연선에 비해 감소된 전파 지연을 갖는 연선을 생성하기 위해, 개별 절연 전도체가 더 낮은 온도에 있는 동안 더 짧은 꼬임 길이를 갖는 연선이 트위닝될 수도 있고, 따라서 더 높은 경도를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 더 짧은 꼬임 길이를 갖는 연선에 비해 더 높은 전파 지연을 갖는 연선을 생성하기 위해, 더 짧은 꼬임 길이를 갖는 연선에 비해 개별 절연 전도체가 더 높은 온도에 있는 동안 더 긴 꼬임 길이를 갖는 연선이 트위닝될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 제1 연선을 구성하는 절연 전도체의 표면 온도는 대략 동일한 100 미터에 걸친 전파 지연, 또는 서로 10 나노초 이내인 100 미터에 걸친 전파 지연, 또는 서로 15 나노초 이내인 100 미터에 걸친 전파 지연, 또는 각각 서로 25 나노초 이내인 100 미터에 걸친 전파 지연, 또는 서로 50 나노초 이내인 100 미터에 걸친 전파 지연을 갖는 제1 및 제2 연선을 생성하기 위해, 제2 연선을 구성하는 절연 전도체의 표면 온도에 대해 조정될 수도 있다. 절연 전도체가 극저온 유체에 노출되는 시간 간격을 조정함으로써, 또는 절연 전도체가 극저온 유체로부터 제거된 후 그러나 전도체가 트위닝되거나 다른 압축력을 받게 되기 전의 시간 간격을 조정함으로써 절연 전도체의 표면 온도가 조절될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 극저온 유체로의 노출 이외의 다른 냉각 방법이 본 명세서에 설명된 바와 같이 사용될 수 있다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다. 모든 형태의 냉각에서, 총 냉각 정도는 냉각 재료의 온도 및/또는 폴리머 케이블 구성요소가 냉각 재료에 노출되는 시간을 제어함으로써 조절될 수 있다. 유사하게, 사용된 냉각 방법에 무관하게, 압축 또는 변형력을 받게 될 때 폴리머 케이블 구성요소의 온도는 폴리머 케이블 구성요소가 냉각된 후에 그리고 힘을 받게 되기 전에 주위 분위기에 노출되는 시간을 조정함으로써 제어될 수 있다.In some embodiments, the compression ratios and/or associated electrical characteristics of the individual conductors or strands may be adjusted to produce a plurality of strands having approximately the same propagation delay. In some embodiments, strands having a shorter twist length may be twinned while the individual insulated conductors are at a lower temperature to produce a strand having a reduced propagation delay relative to a strand having a longer twist length, and thus having a higher hardness. In some embodiments, strands having a longer twist length may be twinned while the individual insulated conductors are at a higher temperature relative to a strand having a shorter twist length, to produce a strand having a higher propagation delay relative to a strand having a shorter twist length. In some embodiments, the surface temperature of the insulated conductor forming the first strand may be adjusted relative to the surface temperature of the insulated conductor forming the second strand to produce first and second strands having propagation delays across 100 meters that are approximately the same, or propagation delays across 100 meters that are within 10 nanoseconds of each other, or propagation delays across 100 meters that are within 15 nanoseconds of each other, or propagation delays across 100 meters that are within 25 nanoseconds of each other, or propagation delays across 100 meters that are within 50 nanoseconds of each other. It will be appreciated that the surface temperature of the insulated conductor may be adjusted by adjusting the time interval that the insulated conductor is exposed to the cryogenic fluid, or by adjusting the time interval after the insulated conductor is removed from the cryogenic fluid but before the conductor is twinned or otherwise subjected to a compressive force. It will also be appreciated that other cooling methods other than exposure to the cryogenic fluid may be used as described herein. In all forms of cooling, the total degree of cooling can be controlled by controlling the temperature of the cooling material and/or the time that the polymer cable component is exposed to the cooling material. Similarly, regardless of the cooling method used, the temperature of the polymer cable component when subjected to a compressive or deforming force can be controlled by controlling the time that the polymer cable component is exposed to the ambient atmosphere after it has cooled and before it is subjected to the force.

몇몇 실시예에서, 각각의 쌍이 2개의 폴리머 절연 전도체를 포함하는 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체는 각각의 쌍의 경도를 다소 증가시키기 위해 일시적으로 냉각된다. 몇몇 실시예에서, 경도 증가의 정도는 각각의 쌍에 대해 상이할 수도 있다. 일단 한 쌍의 폴리머 절연 전도체가 원하는 경도에 있으면, 쌍은 함께 트위스팅되어 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 연선을 형성한다. 각각의 연선은 100 미터에 걸친 전파 지연을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 100 미터에 걸친 제1, 제2, 제3 및 제4 전파 지연에 대한 100 미터에 걸친 전파 지연의 차이는 서로 50 나노초 이내이다. 몇몇 실시예에서, 전파 지연은 모두 서로 25 나노초 이내이다. 몇몇 실시예에서, 100 미터에 걸친 제1, 제2, 제3 및 제4 전파 지연은 약 25 나노초 미만의 지연 스큐를 갖는다.In some embodiments, the first, second, third, and/or fourth pairs of polymer-insulated conductors, each pair including two polymer-insulated conductors, are temporarily cooled to slightly increase the hardness of each pair. In some embodiments, the degree of hardness increase may be different for each pair. Once the pair of polymer-insulated conductors are at the desired hardness, the pairs are twisted together to form first, second, third, and/or fourth strands. Each strand has a propagation delay over 100 meters. In some embodiments, the differences in the propagation delays over 100 meters for the first, second, third, and fourth propagation delays over 100 meters are within 50 nanoseconds of each other. In some embodiments, the propagation delays are all within 25 nanoseconds of each other. In some embodiments, the first, second, third, and fourth propagation delays over 100 meters have a delay skew of less than about 25 nanoseconds.

몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체는 각각의 쌍에 대해 개별적으로 원하는 경도에 도달하기 위해 상이한 시간 기간 동안 냉각된다. 몇몇 실시예에서, 냉각 기간은 모두 약 20초 미만, 또는 모두 약 15초 미만, 또는 모두 약 10초 미만이다. 몇몇 실시예에서, 제1 시간 기간은 약 8 내지 10초이고, 제2 시간 기간은 약 6 내지 8초이고, 제3 시간 기간은 약 4 내지 6초이다. 몇몇 실시예에서, 제4 시간 기간은 약 4초 미만이고 0초일 수도 있는데, 이는 4개의 쌍 중 하나가 전혀 상당히 냉각되지 않을 수도 있다는 것을 나타낸다.In some embodiments, the first, second, third, and/or fourth pairs of polymer insulating conductors are cooled for different time periods to individually reach a desired hardness for each pair. In some embodiments, the cooling periods are all less than about 20 seconds, or all less than about 15 seconds, or all less than about 10 seconds. In some embodiments, the first time period is about 8 to 10 seconds, the second time period is about 6 to 8 seconds, and the third time period is about 4 to 6 seconds. In some embodiments, the fourth time period is less than about 4 seconds and may be 0 seconds, indicating that one of the four pairs may not be significantly cooled at all.

몇몇 실시예에서, 냉각 시간 기간 및/또는 폴리머 절연 전도체의 경도 증가의 정도는 해당 폴리머 절연 전도체로부터 제조된 연선의 예상 꼬임 길이와 관련된다. 일반적으로, 꼬임 길이가 짧을수록, 냉각 기간이 길어지고 그리고/또는 다른 쌍의 전도체에 비해 트위닝 전에 경도의 증가가 커진다.In some embodiments, the duration of the cooling time and/or the degree of increase in hardness of the polymer insulated conductor is related to the expected twist length of the strand fabricated from that polymer insulated conductor. In general, the shorter the twist length, the longer the cooling time and/or the greater the increase in hardness prior to twinning relative to other pairs of conductors.

몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 연선은 각각 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 꼬임 길이를 갖는다. 제1 꼬임 길이는 제2 꼬임 길이보다 더 짧고, 제2 꼬임 길이는 제3 꼬임 길이보다 더 짧다. 몇몇 실시예에서, 제1 냉각 시간 기간은 제2 냉각 시간 기간보다 더 길고, 제2 냉각 시간 기간은 제3 냉각 시간 기간보다 더 길다.In some embodiments, the first, second, third and/or fourth strands have first, second, third and/or fourth twist lengths, respectively. The first twist length is shorter than the second twist length, and the second twist length is shorter than the third twist length. In some embodiments, the first cooling time period is longer than the second cooling time period, and the second cooling time period is longer than the third cooling time period.

몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 연선은 각각 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 압착비를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제1 압착비는 제2 압착비보다 더 작고, 제2 압착비는 제3 압착비보다 더 작다.In some embodiments, the first, second, third and/or fourth wires have first, second, third and/or fourth compression ratios, respectively. In some embodiments, the first compression ratio is less than the second compression ratio and the second compression ratio is less than the third compression ratio.

몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 연선은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 신호 속도를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제1 신호 속도는 제2 신호 속도보다 더 크고, 제2 신호 속도는 제3 신호 속도보다 더 크다.In some embodiments, the first, second, third and fourth wires have first, second, third and fourth signal rates, respectively. In some embodiments, the first signal rate is greater than the second signal rate, and the second signal rate is greater than the third signal rate.

몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및/또는 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체는 각각 상이한 증가된 경도를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제1 쌍의 폴리머 절연 전도체의 증가 경도는 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체의 증가 경도보다 더 크고, 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체의 증가 경도는 제3 쌍의 폴리머 절연 전도체의 증가 경도보다 더 크다.In some embodiments, the first, second, third, and/or fourth pairs of polymer-insulated conductors each have a different increased hardness. In some embodiments, the increased hardness of the first pair of polymer-insulated conductors is greater than the increased hardness of the second pair of polymer-insulated conductors, and the increased hardness of the second pair of polymer-insulated conductors is greater than the increased hardness of the third pair of polymer-insulated conductors.

2개의 절연 전도체가 함께 트위닝될 때, 각각의 절연 전도체의 일반적으로 원형 단면은 적어도 약간 변형된다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 각각의 절연 전도체의 단면이 원형에 가까울수록, 2개의 절연 전도체 사이의 간극 내에 유지되는 공기의 양이 더 많다. 더 많은 공기가 간극 내에 유지될 때, 전도체의 연선의 전체 유전 상수가 감소되고 전파 속도가 증가된다. 폴리머 절연 전도체를 냉각하고 전도체가 연선을 형성하기 위해 트위닝되는 동안 경도를 증가시킴으로써, 폴리머 절연재가 덜 변형되고 더 원형 단면이 유지된다. 절연 재료 자체의 유전 상수는 증가 또는 감소되지 않는다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 그러나, 절연층이 그 일반적으로 원형 단면을 유지하고 더 많은 양의 공기를 연선의 간극 내로 포함함에 따라 최종 연선의 유전 상수가 감소될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 절연 전도체를 냉각하는 목적은 최종 연선의 간극 내에 더 많은 양의 공기를 유지하는 것이다.When two insulated conductors are twinned together, it will be appreciated that the generally circular cross-section of each of the insulated conductors will deform at least slightly. The closer the cross-section of each of the insulated conductors is to a circle, the greater the amount of air that is retained within the gap between the two insulated conductors. As more air is retained within the gap, the overall dielectric constant of the strand of conductors is reduced and the velocity of propagation is increased. By cooling the polymer insulated conductors and increasing their hardness while the conductors are twinned to form a strand, the polymer insulation is deformed less and a more circular cross-section is maintained. It will be appreciated that the dielectric constant of the insulating material itself is not increased or decreased. However, the dielectric constant of the resulting strand may be reduced as the insulating layer maintains its generally circular cross-section and incorporates a greater amount of air within the gap of the strand. In some embodiments, the purpose of cooling the polymer insulated conductors is to retain a greater amount of air within the gap of the resulting strand.

몇몇 예에서, 연선 내의 전도체의 온도는 극저온 유체(액체 질소)로의 노출 동안 및 후의 모두에 분석되었다. 이 분석은 이하에 나타낸 수학식을 사용하여 전도체의 전기 저항에 기초하였다. 수학식 1:In some examples, the temperature of the conductor within the wire was analyzed both during and after exposure to a cryogenic fluid (liquid nitrogen). This analysis was based on the electrical resistance of the conductor using the mathematical equation shown below. Equation 1:

여기서:Here:

R = 온도(T)에서의 전도체 저항;R = conductor resistance at temperature (T);

Rref = 기준 온도(Tref)에서의 전도체 저항;R ref = conductor resistance at reference temperature (T ref );

α = Tref에서의 전도체 재료의 저항 계수;α = resistance coefficient of the conductive material at T ref ;

Tref = 전도체 재료에 대해 α가 지정된 기준 온도(℃);T ref = reference temperature (℃) at which α is specified for the conductive material;

T = 전도체 온도(℃).T = conductor temperature (℃).

일 예에서, 20℃에서 구리의 α는 0.00393 K-1인 것으로 알려져 있다. Rref는 이하에 설명된 계산에 기초하여 1.25 옴인 것으로 결정되었다. 전도체의 온도를 분석하기 위해, 연선은 실시간으로 전도체의 저항을 기록하는 휴대용 케이블 분석기에 연결되었다. 절연 전도체는 액체 질소 욕에 침지되었고 저항이 시간 경과에 따라 기록되었다. 수학식 1(상기)은 이어서 T에 대해 풀었다.For example, α of copper at 20°C is known to be 0.00393 K -1 . R ref was determined to be 1.25 ohm based on the calculations described below. To analyze the temperature of the conductor, the strand was connected to a portable cable analyzer which recorded the resistance of the conductor in real time. The insulated conductor was immersed in a liquid nitrogen bath and the resistance was recorded over time. Equation 1 (above) was then solved for T.

이 예에서, 24'9" 길이의 FEP 절연 구리 와이어가 사용되었다. 24'9" 와이어의 저항은 1.51 옴인 것으로 알려져 있다. 6" 와이어의 저항은 0.26 옴인 것으로 알려져 있다. Rref의 값을 계산하기 위해, 절연 전도체가 아닌 회로의 임의의 다른 구성요소의 대략적인 저항을 차감하기 위해 6" 구리 와이어의 저항값이 24'9" 구리 와이어의 저항값으로부터 차감된다. 일단 Rref가 1.25 옴인 것으로 결정되면, 수학식 1은 R의 측정 값을 사용하여 T에 대해 풀릴 수 있다.In this example, a 24'9" length of FEP insulated copper wire is used. The resistance of the 24'9" wire is known to be 1.51 ohms. The resistance of the 6" wire is known to be 0.26 ohms. To calculate the value of R ref , the resistance of the 6" copper wire is subtracted from the resistance of the 24'9" copper wire to account for the approximate resistance of any other components in the circuit that are not the insulated conductors. Once R ref is determined to be 1.25 ohms, equation 1 can be solved for T using the measured value of R.

시간 경과에 따른 구리 전도체의 계산된 온도가 도 10 및 도 11에 도시되어 있다. 도 10은 액체 질소 내에 전도체를 침지한 후 처음 20초의 더 상세를 도시하고 있다. 도 11은 액체 질소 내에 침지될 때 그리고 마찬가지로 액체 질소로부터 제거된 후에 전도체의 온도를 도시하고 있다. 전도체는 시간 = 0에서 액체 질소 욕 내에 배치되었다. 전도체 온도는 약 -176℃에서 레벨링되기 전에 처음 5 내지 10초 동안 급속하게 감소되었다. 케이블은 120초 동안 액체 질소 욕 내에 남아 있도록 허용되었다. 전도체가 120초에 액체 질소 욕으로부터 제거되었을 때, 전도체 온도는 도 11에 도시되어 있는 바와 같이 다시 가온되기 시작했다. 고체 절연재와 발포체 절연재 전도체의 모두는 액체 질소로부터 제거된 후 약 40초 후에 약 0℃에 도달했다. 도 10 및 도 11로부터 알 수 있는 바와 같이, 고체 및 발포체 절연 전도체는 액체 질소 내에서 냉각될 때 및 액체 질소로부터 제거된 후 가온될 때 서로에 대해 일반적으로 유사한 온도로 유지되었다.The calculated temperature of the copper conductor over time is plotted in FIGS. 10 and 11. FIG. 10 shows more detail of the first 20 seconds after immersion of the conductor in liquid nitrogen. FIG. 11 shows the temperature of the conductor while immersed in the liquid nitrogen and likewise after being removed from the liquid nitrogen. The conductor was placed in the liquid nitrogen bath at time = 0. The conductor temperature decreased rapidly over the first 5 to 10 seconds before leveling off at about -176°C. The cable was allowed to remain in the liquid nitrogen bath for 120 seconds. When the conductor was removed from the liquid nitrogen bath at 120 seconds, the conductor temperature began to warm up again as shown in FIG. 11. Both the solid insulation and the foam insulation conductors reached about 0°C after about 40 seconds after being removed from the liquid nitrogen. As can be seen from FIGS. 10 and 11, the solid and foam insulating conductors were generally maintained at similar temperatures relative to each other when cooled in liquid nitrogen and when warmed after removal from the liquid nitrogen.

개시된 발명은 연선을 트위닝하는 견지에서 일반적으로 설명되었지만, 광범위한 다른 용례에 적용될 수 있다.Although the disclosed invention has been generally described in terms of twinning wires, it is applicable to a wide variety of other applications.

몇몇 실시예에서, 2개의 절연 전도체가 함께 모이게 되어 연선을 형성할 때, 추가의 테이프, 필러 또는 중공 튜브가 연선에 추가되거나 통합될 수 있다. 테이프의 경우, 이들은 절연 전도체 사이, 연선 유닛 외부 및/또는 연선 유닛 주위에 추가될 수 있다.In some embodiments, when two insulated conductors are brought together to form a stranded wire, additional tapes, fillers or hollow tubes may be added or incorporated into the stranded wire. In the case of tapes, these may be added between the insulated conductors, outside the stranded wire unit, and/or around the stranded wire unit.

도 12는 일 실시예에 따른 테이프를 통합하는 연선의 개략도를 도시하고 있다. 도 12에 도시되어 있는 바와 같이, 테이프(930)가 연선(910)의 2개의 절연 전도체(920) 사이에 배치될 수도 있다. 테이프(930)는 연선의 트위스팅 동안 힘을 받는다. 이들 힘의 결과로서, 테이프(930)는 트위닝 프로세스 동안에 압축되거나 다른 방식으로 변형될 수도 있다. 테이프(930)의 변형은 증가된 정전용량, 증가된 삽입 손실, 낮아진 전기 임피던스, 및/또는 최종 연선의 전기적 특성에 대한 다른 바람직하지 않은 영향을 유도할 수 있다. 트위닝 프로세스의 힘에 테이프를 노출시키기 직전에 테이프(930)의 경도를 증가시킴으로써, 테이프의 변형이 감소될 수도 있고, 최종 연선의 전기적 특성이 보존되거나 향상될 수도 있다. 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 테이프의 경도는 테이프를 극저온 유체에 노출시킴으로써 증가될 수도 있다.FIG. 12 illustrates a schematic diagram of a twinning wire incorporating tapes according to one embodiment. As illustrated in FIG. 12, a tape (930) may be placed between two insulated conductors (920) of a twinning wire (910). The tape (930) is subjected to forces during the twisting of the twinning wire. As a result of these forces, the tape (930) may be compressed or otherwise deformed during the twinning process. Deformation of the tape (930) may lead to increased capacitance, increased insertion loss, decreased electrical impedance, and/or other undesirable effects on the electrical properties of the final twinning wire. By increasing the hardness of the tape (930) just prior to exposing the tape to the forces of the twinning process, the deformation of the tape may be reduced, and the electrical properties of the final twinning wire may be preserved or improved. As described elsewhere herein, the hardness of the tape may be increased by exposing the tape to a cryogenic fluid.

도 13은 테이프가 연선 주위에 감긴 실시예를 개략적으로 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 또는 하나 초과의 연선(1010)은 테이프(1020)에 의해 둘러싸일 수 있다. 각각의 연선(1010)은 절연층(1040)에 의해 둘러싸인 2개의 전도체(1030)를 포함할 수도 있다. 몇몇 케이블에서, 다수의 연선(1010)은 자켓(1050)에 의해 둘러싸여 있다. 테이프(1020)는 연선(1010) 주위에 단단히 형성될 수 있고, 이에 의해 변형을 생성하고 정전용량을 상승시키고, 임피던스를 감소시키고 그리고/또는 삽입 손실을 상승시킨다. 몇몇 실시예에서, 테이프(1020)는 금속 및 폴리머 절연 재료의 조합을 포함할 수도 있다. 설명된 바와 같이, 폴리머 재료는 압축 또는 다른 형태의 변형에 민감할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 테이프가 연선 주위에 감기기 전에, 테이프는 그것이 침지되거나, 스프레이되거나, 다른 방식으로 극저온 유체 또는 다른 냉각 매체에 노출되는 냉각 챔버를 통과한다. 테이프를 극저온 유체에 노출시키고 폴리머의 경도를 증가시킴으로써, 테이프는 더 강성이 되고 변형에 저항할 수도 있다. 연선과 연선을 둘러싸는 테이프의 층 사이의 공기의 양은 테이프의 더 높은 강성(즉, 증가된 강성)을 통해 증가될 수도 있는 것으로 고려된다. 이는 더 강성 테이프가 절연 전도체 주위에 밀접하게 자체로 성형되지 않을 것이고 더 낮은 경도를 갖는 폴리머 테이프에 비해 테이프 랩의 내부 내에 더 많은 양의 공기 공간을 유지할 것이기 때문이다. 테이프와 연선 사이에 포획된 공기의 양을 증가시키는 것은 와이어 또는 최종 케이블의 전기적 성능을 개선할 것이다. 공기는 강한 유전 재료이다. 케이블 내 또는 절연층 내의 공기의 양을 증가시키는 것은 일반적으로 최종 와이어 및/또는 케이블의 전기적 성능에 긍정적인 영향을 미친다.FIG. 13 schematically illustrates an embodiment in which a tape is wrapped around a strand. In some embodiments, one or more strands (1010) may be wrapped by a tape (1020). Each strand (1010) may include two conductors (1030) surrounded by an insulating layer (1040). In some cables, multiple strands (1010) are surrounded by a jacket (1050). The tape (1020) may be tightly formed around the strand (1010), thereby creating a strain, increasing capacitance, decreasing impedance, and/or increasing insertion loss. In some embodiments, the tape (1020) may include a combination of metal and polymeric insulating materials. As described, the polymeric material may be sensitive to compression or other forms of strain. In some embodiments, prior to wrapping the tape around the wire, the tape is passed through a cooling chamber where it is immersed, sprayed, or otherwise exposed to a cryogenic fluid or other cooling medium. By exposing the tape to the cryogenic fluid and increasing the hardness of the polymer, the tape may become stiffer and more resistant to deformation. It is contemplated that the amount of air between the layers of tape surrounding the wire and the wire may be increased by the higher stiffness (i.e., increased stiffness) of the tape. This is because a stiffer tape will not form itself as closely around the insulated conductor and will maintain a greater amount of air space within the interior of the tape wrap compared to a polymer tape having a lower hardness. Increasing the amount of air trapped between the tape and the wire will improve the electrical performance of the wire or the final cable. Air is a strong dielectric material. Increasing the amount of air within the cable or within the insulation generally has a positive effect on the electrical performance of the final wire and/or cable.

도 14는 중공 튜브가 연선 케이블에 통합되어 있는 실시예의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도 14는 절연층(1120)에 의해 각각 둘러싸인 2개의 전도체(1110)를 포함하는 케이블을 도시하고 있다. 절연 전도체는 자켓(1130) 내에 위치된다. 몇몇 실시예에서, 연선은 중공 튜브(1140) 및/또는 2개의 절연 전도체의 간극 내에 위치되는 필러와 조합되어 자켓(1130) 내에 추가 공기 공간(1150)을 생성할 수도 있다. 이들 중공 튜브(1140)는 전형적으로 폴리머 재료로 제조되고 트위닝 프로세스 동안 연선의 절연 와이어에 대해 압축됨에 따라 압축되거나 다른 방식으로 변형될 수도 있다. 중공 튜브 또는 필러가 변형될 때, 중공 튜브 내에 포함된 및/또는 자켓 내에 포함된 공기의 양이 감소될 수도 있다. 부가적으로, 중공 튜브 또는 필러가 변형되면, 쌍간 간격이 감소되거나 비일관적이게 될 수도 있어, 이에 의해 상이한 연선 사이의 누화의 양을 증가시킬 수도 있다. 몇몇 경우에, 감소된 쌍간 간격은 또한 정전용량을 증가시키고, 삽입 손실을 증가시키고, 임피던스를 감소시키고 그리고/또는 최종 케이블의 전기적 성능을 다른 방식으로 저하시킬 수도 있다.FIG. 14 schematically illustrates a cross-section of an embodiment in which hollow tubes are integrated into a twinning cable. FIG. 14 illustrates a cable comprising two conductors (1110) each surrounded by an insulation layer (1120). The insulated conductors are positioned within a jacket (1130). In some embodiments, the twinning may be combined with filler positioned within the gap between the hollow tubes (1140) and/or the two insulated conductors to create additional air space (1150) within the jacket (1130). These hollow tubes (1140) are typically made of a polymeric material and may be compressed or otherwise deformed as they are compressed against the insulated wires of the twinning process. As the hollow tubes or filler deform, the amount of air contained within the hollow tubes and/or contained within the jacket may be reduced. Additionally, as the hollow tube or filler deforms, the inter-pair spacing may be reduced or inconsistent, thereby increasing the amount of crosstalk between different pairs. In some cases, the reduced inter-pair spacing may also increase capacitance, increase insertion loss, decrease impedance, and/or otherwise degrade the electrical performance of the final cable.

극저온 유체에 노출시킴으로써 중공 튜브(1140) 또는 필러의 경도를 증가시킴으로써, 이들은 변형되고 연선의 간극 내로 붕괴되는 것을 더 저항할 수 있어, 이에 의해 공기 공간(1150)을 유지하고 전기적 성능을 개선한다. 중공 튜브(1140)와 쌍의 간극 사이에 형성된 에어 포켓은 전기적 성능에 도움이 된다. 이는 공기의 유전 상수가 1.0이고, 이는 FEP(2.0), 폴리에틸렌(2.3), 폴리염화비닐(3.5)과 같은 다른 재료의 유전 상수보다 바람직하기 때문이다. 몇몇 실시예에서, 공기 함량을 최대화하는 것은 와이어 및 케이블 전기적 성능에 도움이 된다.By exposing the hollow tube (1140) or filler to the cryogenic fluid, the hardness of the hollow tube (1140) or filler is increased, making them more resistant to deformation and collapse into the gap of the pair, thereby maintaining the air space (1150) and improving electrical performance. The air pocket formed between the hollow tube (1140) and the gap of the pair aids in electrical performance. This is because the dielectric constant of air is 1.0, which is preferable to the dielectric constants of other materials such as FEP (2.0), polyethylene (2.3), and polyvinyl chloride (3.5). In some embodiments, maximizing the air content aids in wire and cable electrical performance.

도 15는 돌출부가 공기 공간을 증가시키고, 재료 비용을 감소시키고, 그리고/또는 중량을 감소시키기 위해 사용되는 실시예의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 자켓(1210), 연선(1220), 및/또는 중공 튜브(1230)는 추가 공기 공간(1250)을 생성하기 위해 내부 및/또는 외부 표면에 돌출부(1240) 또는 줄무늬(striations)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 돌출부(1240) 및/또는 줄무늬는 변형에 민감하다. 이러한 실시예에서, 돌출부(1240)의 변형 또는 붕괴를 방지하기 위해 줄무늬 및/또는 돌출부(1240)를 포함하는 중공 튜브(1230)의 경도를 증가시키는 것은 케이블 내의 공기 공간(1250)을 유지 및/또는 최대화하는 것을 도울 수 있다.FIG. 15 schematically illustrates cross-sections of embodiments in which protrusions are used to increase air space, reduce material cost, and/or reduce weight. In some embodiments, the jacket (1210), the cable (1220), and/or the hollow tube (1230) include protrusions (1240) or striations on the inner and/or outer surfaces to create additional air space (1250). In some embodiments, the protrusions (1240) and/or striations are sensitive to deformation. In such embodiments, increasing the stiffness of the hollow tube (1230) including the striations and/or protrusions (1240) to prevent deformation or collapse of the protrusions (1240) may help maintain and/or maximize the air space (1250) within the cable.

몇몇 실시예에서, 중공 튜브, 절연층, 또는 자켓 층으로부터의 돌출부는 케이블 구성요소의 프로파일 압출 동안 형성된다. 몇몇 실시예에서, 돌출부는 쉽게 압축되거나 변형될 수 있다. 재료를 극저온 유체에 노출시킴으로써 표면을 경화시키는 것은 돌출부에 대한 힘의 영향을 감소시키는 것을 도울 수 있고, 이에 의해 돌출부가 압축되거나 변형되지 않는 경우 존재할 것인 공기량을 유지할 수 있다.In some embodiments, a protrusion from the hollow tube, insulation layer, or jacket layer is formed during profile extrusion of the cable component. In some embodiments, the protrusion may be readily compressible or deformable. Hardening the surface by exposing the material to the cryogenic fluid may help reduce the effect of forces on the protrusion, thereby maintaining the amount of air that would otherwise be present if the protrusion were not compressible or deformable.

폴리머 절연 와이어가 극저온 유체에 노출될 수도 있을 뿐만 아니라, 중공 튜브, 필러 튜브, 테이프, 자켓 및/또는 다른 폴리머 케이블링 구성요소가 극저온 유체 또는 다른 냉각 매체에 노출되어 경도를 증가시킬 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 케이블 구성요소의 변형을 감소시킴으로써, 케이블 내의 공기량이 유지되거나 증가될 수도 있고 케이블의 전기적 성능이 압축 또는 변형이 허용되는 유사한 케이블에 비해 개선된다.It will be appreciated that not only the polymer insulated wires may be exposed to cryogenic fluids, but also the hollow tubes, filler tubes, tapes, jackets, and/or other polymer cabling components may be exposed to cryogenic fluids or other cooling media to increase their hardness. By reducing the strain of the cable components, the air volume within the cable may be maintained or increased, and the electrical performance of the cable may be improved compared to a similar cable that is allowed to be compressed or deformed.

도 16은 전도체가 다수의 절연층에 의해 절연되는 실시예의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서, 상이한 절연 재료의 다수의 층이 전도체를 둘러싸기 위해 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 더 높은 고유 경도를 갖는 외부 재료의 층이 더 연성 내부 재료의 층의 압축을 감소시키는 것을 돕기 위해 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 발포체 절연층(1320)은 전도체(1310)를 절연하기 위해 사용될 수도 있다. 발포체 절연재는 많은 별개의 에어 포켓을 포함하기 때문에 발포 절연층의 경도는 동일한 폴리머 재료의 고체 절연층보다 상당히 낮을 수 있다. 따라서, 발포체 절연층은 제조 중 압축에 더 민감할 수도 있다. 하위 발포체 절연재(1320)보다 더 높은 경도를 갖는 재료의 외피 층(1330)은 발포체 절연재(1320)의 압축을 감소시키기 위해 사용될 수도 있다. 절연 전도체(발포체 절연재 및 외피를 포함함)를 극저온 유체에 노출시킴으로써, 절연 재료의 외부 부분의 경도는 제조 또는 케이블링 프로세스 동안 절연층의 압축 또는 변형을 감소시키기 위해 일시적으로 증가될 수 있다. 내부 발포체 절연층의 전체 두께는 발포체 절연층의 외부 부분이 일시적으로 증가된 경도를 갖고 케이블링 프로세스 동안 압축에 저항하게 하기 위해 냉각될 필요가 없을 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 외피(1330)는 발포체 자체일 수도 있고 아닐 수도 있다는 것이 또한 이해될 수 있을 것이다. 몇몇 실시예에서, 외피는 하위 발포체 절연재를 보호하도록 설계된 고체 폴리머일 것이다. 몇몇 실시예에서, 외피 층은 발포체 절연층과는 상이한 폴리머를 포함할 것이다.FIG. 16 schematically illustrates a cross-section of an embodiment in which a conductor is insulated by multiple layers of insulation. In some embodiments, multiple layers of different insulation materials may be used to surround the conductor. In some embodiments, an outer layer of material having a higher inherent hardness may be used to help reduce compression of a softer inner layer of material. In some embodiments, a foam insulation layer (1320) may be used to insulate the conductor (1310). Because the foam insulation contains many discrete air pockets, the hardness of the foam insulation layer may be significantly lower than a solid insulation layer of the same polymeric material. Accordingly, the foam insulation layer may be more sensitive to compression during manufacturing. An outer layer (1330) of a material having a higher hardness than the underlying foam insulation (1320) may be used to reduce compression of the foam insulation (1320). By exposing the insulating conductor (including the foam insulation and the outer jacket) to the cryogenic fluid, the hardness of the outer portion of the insulating material may be temporarily increased to reduce compression or deformation of the insulation during the manufacturing or cabling process. It will be appreciated that the overall thickness of the inner foam insulation layer may not need to be cooled to allow the outer portion of the foam insulation to have the temporarily increased hardness and resist compression during the cabling process. It will also be appreciated that the outer jacket (1330) may or may not be foam itself. In some embodiments, the jacket will be a solid polymer designed to protect the underlying foam insulation. In some embodiments, the outer jacket layer will comprise a different polymer than the foam insulation layer.

몇몇 케이블 실시예에서, 분리기 테이프, 크로스 웨브 및/또는 스타 필러(star filler)가 연선 유닛을 서로로부터 분리하기 위해 연선 유닛 사이에 이용된다. 이들 분리기의 변형은 케이블링 프로세스 동안에 경험되는 힘으로 인해 발생할 수 있어, 이에 의해 케이블 내의 공기량을 감소시키고 케이블의 전기적 성능에 부정적인 영향을 미친다.In some cable embodiments, separator tapes, cross webs, and/or star fillers are used between the stranded units to separate the stranded units from each other. Deformation of these separators may occur due to forces experienced during the cabling process, thereby reducing the air volume within the cable and negatively affecting the electrical performance of the cable.

도 17은 다수의 연선이 크로스 웨브에 의해 분리되는 실시예의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 도 17에 도시되어 있는 실시예에서, 연선(1410)은 폴리머 크로스 웨브(1420)에 의해 서로로부터 분리된다. 이는 연선(1420) 사이의 전자기 간섭의 양을 감소시킨다. 크로스 웨브(1420) 및 연선은 자켓(1430) 내에 수용된다.FIG. 17 schematically illustrates a cross-section of an embodiment in which a plurality of strands are separated by cross webs. In the embodiment illustrated in FIG. 17, strands (1410) are separated from each other by polymer cross webs (1420). This reduces the amount of electromagnetic interference between strands (1420). The cross webs (1420) and strands are housed within a jacket (1430).

몇몇 실시예에서, 분리기 테이프, 크로스 웨브 및/또는 스타 필러는 금속 백킹 또는 강성 내부 요소의 이점 없이 압출된 폴리머 형상이다. 폴리머 분리기는 높은 유전 재료(3.0 이상)로 제조될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 분리기는 발포체 재료로 제조될 수도 있어, 이에 의해 그 유전 특성을 개선하고 변형에 대한 그 민감성을 또한 증가시킨다. 케이블링 프로세스 동안, 케이블 구성요소는 일반적으로 다중 압축력 또는 변형력을 받게 된다. 분리기 테이프, 크로스 웨브 또는 스타 필러를 극저온 유체에 노출하고 케이블링 프로세스 전 또는 동안에 경도를 일시적으로 증가시킴으로써, 분리기 또는 다른 구성요소의 압축 또는 변형이 감소될 수도 있어, 이에 의해 케이블 내의 공기량을 증가시키고 최종 케이블의 전기적 성능을 개선시킨다.In some embodiments, the separator tape, cross web, and/or star filler are extruded polymer shapes without the benefit of a metal backing or rigid internal elements. The polymer separator may be manufactured from a high dielectric material (greater than 3.0). In some embodiments, the separator may be manufactured from a foam material, thereby improving its dielectric properties and also increasing its susceptibility to deformation. During the cabling process, the cable components are typically subjected to multiple compressive or strain forces. By exposing the separator tape, cross web, or star filler to a cryogenic fluid and temporarily increasing its hardness prior to or during the cabling process, the compression or strain of the separator or other components may be reduced, thereby increasing the air content within the cable and improving the electrical performance of the final cable.

몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 폴리머 케이블 구성요소에 대한 변형의 정도를 감소시키기 위해 압축되기 전에 경화될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는, 케이블이 압축되기 전에 경화되지 않은 것과 대략 동일한 정도로 압축하면서 폴리머 케이블 구성요소가 더 큰 압축력을 견딜 수 있도록 압축되기 전에 경화될 수도 있다.In some embodiments, the polymer cable component may be cured prior to being compressed to reduce the degree of strain on the polymer cable component. In some embodiments, the polymer cable component may be cured prior to being compressed to allow the polymer cable component to withstand greater compressive forces while still being compressed to about the same degree as if the cable were not cured prior to being compressed.

몇몇 실시예에서, 제1 연선은 트위닝 장치 또는 트위너를 제1 라인 속도로 동작시킴으로써 제조된다. 최종 제1 연선은 특정 제1 압착비를 갖는다. 다른 연선은 폴리머 절연층의 경도를 증가시키기 위해 폴리머 절연 전도체를 냉각하고 이어서 제2 압착비를 갖는 제2 연선을 생성하기 위해 케이블 트위닝 장치를 제2 더 빠른 속도로 동작하여 폴리머 절연 전도체를 트위닝함으로써 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 제2 연선은 더 빠른 제2 속도에서 제조되고 제1 연선과 대략 동일한 압착비를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제2 압착비는 제1 압착비의 약 10% 이내이다. 몇몇 실시예에서, 제2 압착비는 제1 압착비보다 더 작다. 몇몇 실시예에서, 제2 속도는 제1 속도보다 적어도 약 15% 더 빠르다. 몇몇 실시예에서, 제2 속도는 제1 속도보다 적어도 약 25% 더 빠르다.In some embodiments, the first strand is manufactured by operating the twinning device or twinner at a first line speed. The resulting first strand has a particular first crimp ratio. Another strand can be manufactured by cooling the polymer insulated conductor to increase the hardness of the polymer insulation layer and then twinning the polymer insulated conductor by operating the cable twinning device at a second, faster speed to produce a second strand having a second crimp ratio. In some embodiments, the second strand is manufactured at the second, faster speed and has approximately the same crimp ratio as the first strand. In some embodiments, the second crimp ratio is within about 10 percent of the first crimp ratio. In some embodiments, the second crimp ratio is less than the first crimp ratio. In some embodiments, the second speed is at least about 15 percent faster than the first speed. In some embodiments, the second speed is at least about 25 percent faster than the first speed.

몇몇 실시예에서, 사용된 트위너 또는 트위닝 장치는 특정 유형의 와이어 및 케이블 제품에 대한 정격 속도를 가질 것이다. 몇몇 실시예에서, 전술된 제1 속도는 주어진 트위너 및 케이블 제품에 대한 정격 속도이고 제2 속도는 동일한 제품에 대한 정격 속도보다 적어도 약 10% 더 빠르다. 몇몇 실시예에서, 제1 라인 속도는 분당 약 60 피트이고 제2 속도는 분당 약 70 피트이다. 몇몇 실시예에서, 제1 라인 속도는 분당 약 160 피트이고 제2 속도는 분당 약 180 피트이다. 몇몇 실시예에서, 제1 라인 속도는 분당 약 220 피트이고 제2 속도는 분당 약 275 피트이다.In some embodiments, the twinner or twinning device used will have a rated speed for a particular type of wire and cable product. In some embodiments, the first speed described above is the rated speed for the given twinner and cable product and the second speed is at least about 10% faster than the rated speed for the same product. In some embodiments, the first line speed is about 60 feet per minute and the second speed is about 70 feet per minute. In some embodiments, the first line speed is about 160 feet per minute and the second speed is about 180 feet per minute. In some embodiments, the first line speed is about 220 feet per minute and the second speed is about 275 feet per minute.

도 18은 와이어가 금속 편조부를 포함하는 실시예의 단면을 개략적으로 도시하고 있다. 몇몇 실시예에서 전도체(1510)는 폴리머 절연층(1520)에 의해 절연되고 와이어 편조부(1530)는 절연층(1520) 위에 구성된다. 와이어 편조부(1530)는 구리와 같은 금속으로 제조되거나, 은 또는 주석으로 도금될 수도 있다. 와이어 편조부(1530)는 함께 직조된 다수의 금속 스트랜드를 포함할 수도 있다. 편조부가 폴리머 절연층(1520)에 적용될 때, 편조부를 구성하는 개별 금속 스트랜드는 표면에 인상을 생성하고 그리고/또는 폴리머 절연층(1520)을 압축할 수도 있어, 이에 의해 케이블의 전기적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 절연 전도체 및 중공 튜브와 같은 다수의 폴리머 케이블 구성요소는 금속 편조부를 사용하여 함께 케이블링된다. 이러한 실시예에서, 금속 스트랜드와 접촉하는 각각의 폴리머 케이블 구성요소는 금속 스트랜드의 압축력에 의해 변형될 수도 있어 이에 의해 최종 케이블의 전기적 특성에 부정적인 영향을 미칠 수도 있다.FIG. 18 schematically illustrates a cross-section of an embodiment in which a wire comprises a metal braid. In some embodiments, a conductor (1510) is insulated by a polymer insulation layer (1520) and a wire braid (1530) is formed over the insulation layer (1520). The wire braid (1530) may be made of a metal, such as copper, or may be plated with silver or tin. The wire braid (1530) may comprise a plurality of metal strands woven together. When the braid is applied to the polymer insulation layer (1520), the individual metal strands that make up the braid may create impressions on the surface and/or compress the polymer insulation layer (1520), thereby adversely affecting the electrical properties of the cable. In some embodiments, a plurality of polymer cable components, such as an insulated conductor and a hollow tube, are cabled together using a metal braid. In these embodiments, each polymer cable component in contact with the metal strands may be deformed by the compressive force of the metal strands, thereby negatively affecting the electrical properties of the final cable.

몇몇 경우에, 폴리머 절연층 상의 편조 인상이 규칙적인 간격으로 반복된다. 이는 대략 동일한 규칙적인 간격 또는 주파수 또는 그 고조파에서 반복되는 주기적 전기 신호에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 편조부 또는 금속 스트랜드를 적용하기 전에 폴리머 절연층의 경도를 증가시킴으로써, 폴리머 절연층의 인상, 압축 및 다른 변형이 감소될 수도 있다.In some cases, the braid impressions on the polymer insulation layer are repeated at regular intervals. This can have a negative effect on periodic electrical signals that repeat at approximately the same regular interval or frequency or harmonics thereof. By increasing the hardness of the polymer insulation layer prior to applying the braid or metal strands, the impressions, compression and other deformations of the polymer insulation layer may be reduced.

몇몇 실시예에서, 편조 기계 직전에 위치된 냉각 챔버, 또는 냉각 매체를 수용하는 다른 구조체는 약 5 피트 미만 길이, 또는 약 3 피트 미만 길이, 또는 약 1 피트 미만 길이이다. 대부분의 편조 기계의 비교적 느린 라인 속도로 인해, 냉각 챔버의 푸트프린트는 냉각 챔버 내의 폴리머 케이블 구성요소의 체류 시간을 감소시키지 않고 감소될 수 있다.In some embodiments, the cooling chamber, or other structure containing the cooling medium, positioned immediately prior to the braiding machine is less than about 5 feet long, or less than about 3 feet long, or less than about 1 foot long. Because of the relatively slow line speeds of most braiding machines, the footprint of the cooling chamber can be reduced without reducing the residence time of the polymer cable components within the cooling chamber.

일 비한정적인 실시예에서, 비절연 구리 와이어가 금속 편조 프로세스 동안 폴리머 케이블 구성요소에 형성된 인상을 시뮬레이션하는 데 사용되었다. 금속 편조부는 전형적으로 폴리머 구성요소 위에 여러 개별 금속 스트랜드를 함께 직조하거나 편조함으로써 폴리머 케이블 구성요소 위에 적용된다. 이들 개별 스트랜드가 함께 편조됨에 따라, 이들은 아래의 폴리머 구성요소를 압축하고 변형한다. 이 변형 프로세스를 시뮬레이션하기 위해, 트위닝 기계가 발포체 FEP로 절연된 하나의 전도체와 하나의 비절연된 구리 와이어를 트위닝하는 데 사용되었다. 비절연된 구리 와이어가 발포체 FEP 절연재 주위에 트위스팅되었기 때문에, 발포체 FEP 절연층에 남아 있는 압입부가 검사될 수 있다. 베어 구리 와이어는 24 AWG 와이어였고 FEP 발포 절연 전도체는 약 82.68 mils 또는 약 2.1 mm의 외경을 가졌다.In one non-limiting example, an uninsulated copper wire was used to simulate an impression formed in a polymer cable component during a metal braiding process. The metal braid is typically applied over a polymer cable component by weaving or braiding several individual metal strands together over the polymer component. As these individual strands are braided together, they compress and deform the polymer component underneath. To simulate this deformation process, a twinning machine was used to twin one conductor insulated with foam FEP and one uninsulated copper wire. Since the uninsulated copper wire was twisted around the foam FEP insulation, the impression left in the foam FEP insulation layer could be inspected. The bare copper wire was a 24 AWG wire and the FEP foam insulated conductor had an outside diameter of about 82.68 mils or about 2.1 mm.

샘플은 6.2 mm 꼬임 길이와 분당 1400회 트위스트 및 분당 30 피트로 운전하는 트위너를 사용하여 생성되었다. 샘플은 FEP 발포체 절연재를 10초 동안 액체 질소에 노출시킨 후 대조군으로서 냉각 챔버의 사용 없이 수집되었다. 발포체 절연재 상에 구리 와이어에 의해 남겨진 인상의 깊이는 레이저 현미경을 사용하여 분석되었다.The samples were produced using a tweener with a twist length of 6.2 mm and a twist rate of 1400 twists per minute and 30 feet per minute. The samples were collected as a control without the use of a cooling chamber after exposing the FEP foam insulation to liquid nitrogen for 10 seconds. The depth of the impression left by the copper wire on the foam insulation was analyzed using a laser microscope.

초기 육안 검사시, 액체 질소에 노출되지 않았던 폴리머 절연층은 베어 구리 와이어와 트위닝될 때 일반적으로 나선형 형상으로 변형되었다. 10초 동안 액체 질소에 노출되어, 이에 의해 그 경도를 증가시킨 폴리머 절연재는 직선형 발포체 절연층 주위에 나선형으로 감긴 구리 와이어로 일반적으로 직선형으로 보였다. 발포체 FEP 절연층은 베어 구리 와이어와의 트위닝 프로세스에 의해 불변된 것으로 나타났다.Upon initial visual inspection, the polymer insulation layer, which had not been exposed to liquid nitrogen, generally deformed into a helical shape when twinned with the bare copper wire. After 10 seconds of exposure to liquid nitrogen, which increased its hardness, the polymer insulation appeared generally straight with the copper wire wound in a helical shape around the straight foam insulation layer. The foam FEP insulation layer appeared unaltered by the twinning process with the bare copper wire.

베어 구리 와이어에 의해 FEP 발포체 절연층 내로 형성된 인상의 깊이는 트위너 권취부 전, 트위너 보우(bow)의 내부 및 트위너 권취 릴에서의 3개의 위치의 각각에서 3회 측정되었다. 데이터는 이하의 표 6에 제시되어 있다.The depth of the impression formed by the bare copper wire into the FEP foam insulation was measured three times at each of three locations: before the twiner take-up, inside the twiner bow, and on the twiner take-up reel. The data are presented in Table 6 below.

[표 6] - 인상 깊이[Table 6] - Impression Depth

Figure 112022136967819-pct00007
Figure 112022136967819-pct00007

트위닝된 쌍이 권취부 전으로부터, 보우의 내부로, 권취 릴로 이동함에 따라, 힘의 양과 총 압축 이벤트의 수가 증가하고 꼬임 길이가 감소한다. 폴리머 절연재가 냉각 챔버를 떠난 이후 경과된 거리 및 시간이 또한 증가하여, 이에 의해 폴리머가 주위 온도로 복귀함에 따라 폴리머 절연재의 경도가 감소할 수 있게 된다.As the twinned pair moves from the coiling section, into the bow, and onto the coiling reel, the amount of force and the total number of compression events increase and the coiling length decreases. The distance and time elapsed since the polymer insulation leaves the cooling chamber also increases, which allows the polymer insulation to decrease in hardness as it returns to ambient temperature.

표 6에서 볼 수 있는 바와 같이, 모든 위치에서, 10초 동안 액체 질소에 노출된 샘플은 구리 와이어에 의해 형성된 인상에서 상당한 감소를 나타냈다. 이에 따라, 폴리머 절연층이 편조를 적용하기 전에 폴리머를 냉각함으로써 경화되면, 폴리머 절연층의 상부에 적용된 금속 편조 차폐 층이 폴리머 절연층을 덜 변형시킬 것이 예상될 수 있다. 덜 변형된 폴리머 절연층을 갖는 와이어 및 케이블 제품은 일반적으로 압축되거나 다른 방식으로 변형된 폴리머 절연층을 갖는 와이어 및 케이블 제품에 비해 개선된 전기적 특성을 가질 것이다.As can be seen in Table 6, at all locations, the samples exposed to liquid nitrogen for 10 seconds showed a significant reduction in the impression formed by the copper wire. Accordingly, it can be expected that if the polymer insulation layer is cured by cooling the polymer before applying the braid, the metal braid shielding layer applied on top of the polymer insulation layer will deform the polymer insulation layer less. Wire and cable products having a less deformed polymer insulation layer will generally have improved electrical properties compared to wire and cable products having a compressed or otherwise deformed polymer insulation layer.

몇몇 실시예에서, 케이블링 프로세스 동안, 개별 절연 전도체 및/또는 다른 케이블 구성요소가 함께 다발화될 때, 압축 및/또는 변형이 발생할 수도 있다. 이러한 변형은 절연층의 압축, 크로스 웨브 또는 다른 분리기 내로의 절연 전도체의 가압 및/또는 자켓팅 층의 붕괴를 야기할 수 있다. 케이블링 프로세스 동안, 기존의 연선의 트위스팅은 연선의 트위스트 속도가 증가하게 하여, 이에 의해 기존의 연선 내에 추가 압축력을 생성할 수 있다. 케이블링 프로세스 동안 경도를 일시적으로 증가시킴으로써 케이블 구성요소를 경화하는 것은 개별적으로 또는 서로에 대한 다양한 케이블 구성요소의 변형을 감소시키거나 회피하는 것을 도울 수 있다. 케이블링 프로세스 전 및/또는 동안 케이블링 구성요소를 극저온 유체에 노출시킴으로써, 케이블의 원하는 배열이 유지될 수 있다. 변형을 회피하는 것은 케이블 내의 공기 공간의 양을 최대화하고 전기적 성능을 개선한다. 케이블의 물리적 배열이 변형될 수 있게 하는 것은 케이블의 전기적 성능에 부정적인 영향을 미친다.In some embodiments, during the cabling process, when individual insulated conductors and/or other cable components are bundled together, compression and/or deformation may occur. Such deformation may result in compression of the insulation layer, compression of the insulated conductors into the cross web or other separator, and/or collapse of the jacketing layer. During the cabling process, twisting of the existing strands may increase the twist rate of the strands, thereby creating additional compressive forces within the existing strands. Stiffening the cable components by temporarily increasing their hardness during the cabling process may help reduce or avoid deformation of the various cable components individually or relative to one another. By exposing the cabling components to the cryogenic fluid prior to and/or during the cabling process, the desired arrangement of the cable may be maintained. Avoiding deformation maximizes the amount of air space within the cable and improves electrical performance. Allowing the physical arrangement of the cable to deform negatively affects the electrical performance of the cable.

본 명세서에 설명된 바와 같이, 공기는 바람직한 유전 재료이지만, 공기는 전도체가 서로 접촉하는 것을 방지하기 위한 물리적 지지를 제공하지 않는다. 따라서, 절연체가 전도체 사이의 접촉을 방지하고 간섭을 감소시키기 위해 이용된다. 절연층의 전기적 성능을 개선시키기 위해, 공기가 공기 채널(프로파일 압출) 또는 발포(절연 재료 내에 기포 생성)를 통해 절연재 내로 도입될 수도 있다. 공기 자체는 물리적 강도를 갖지 않기 때문에, 절연층 내로 공기를 도입하는 것은 절연체의 전체 경도를 감소시킨다. 더 낮은 경도는 동일한 외력의 결과로서 더 큰 압축 또는 변형을 야기한다. 절연 요소를 극저온 유체에 노출시키고 절연층의 경도를 일시적으로 증가시킴으로써, 제조 프로세스 동안에 생성된 변형이 완화될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 절연층 내로 공기를 도입하는 것은 극저온 유체가 폐쇄된 에어 포켓을 냉각시키는 것을 허용한다. 이는 에어 포켓이 없는 고체 절연층에 비해 더 긴 시간 기간 동안 감소된 온도에서 절연층을 유지하는 것을 도울 수 있다.As described herein, air is a desirable dielectric material, but air does not provide physical support to prevent conductors from contacting each other. Therefore, an insulator is utilized to prevent contact between conductors and reduce interference. To improve the electrical performance of the insulation, air may be introduced into the insulation via air channels (profile extrusion) or foaming (creating bubbles within the insulation material). Since air itself has no physical strength, introducing air into the insulation reduces the overall hardness of the insulation. A lower hardness results in greater compression or deformation as a result of the same external force. By exposing the insulation element to the cryogenic fluid and temporarily increasing the hardness of the insulation, the deformation created during the manufacturing process can be alleviated. In some embodiments, introducing air into the insulation allows the cryogenic fluid to cool the closed air pockets. This can help maintain the insulation at a reduced temperature for a longer period of time compared to a solid insulation without air pockets.

몇몇 실시예에서, 제조 전 또는 동안에 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 증가시킴으로써 더 가볍고, 더 작고, 및/또는 더 유용한 케이블이 생산될 수도 있다. 케이블 구성요소가 압축되거나 다른 방식으로 변형되지 않으면 동일한 전기적 성능을 달성하기 위해 더 적은 총 절연 재료가 요구될 수도 있다. 제조 동안 경도 증가로 인해 절연층이 덜 압축되면 절연층의 총 두께가 감소될 수도 있다.In some embodiments, by increasing the hardness of the polymer cable components prior to or during manufacturing, a lighter, smaller, and/or more usable cable may be produced. Less total insulation material may be required to achieve the same electrical performance if the cable components are not compressed or otherwise deformed. The total thickness of the insulation layer may also be reduced if the insulation layer is less compressed due to the increased hardness during manufacturing.

몇몇 실시예에서, 비트위스팅된 와이어는 일시적으로 증가된 폴리머 절연층의 경도를 갖는 것으로부터 이점을 얻을 수도 있다. 예를 들어, 단일 폴리머 절연 전도체의 폴리머 절연층은 와이어가 제조 프로세스 동안에 롤러, 가이드 바아 또는 다른 장비와 접촉함에 따라 변형될 수도 있다. 폴리머 절연층은 또한 2개의 와이어가 연결되어 비연선을 형성할 때 변형될 수 있다.In some embodiments, the non-twisted wire may benefit from having a temporarily increased hardness of the polymer insulation layer. For example, the polymer insulation layer of a single polymer-insulated conductor may deform as the wire contacts rollers, guide bars, or other equipment during the manufacturing process. The polymer insulation layer may also deform when two wires are connected to form a non-stranded wire.

많은 케이블은 하나 초과의 연선을 포함한다. 연선 사이의 전기적 간섭을 감소시키기 위해, 케이블 내의 각각의 연선은 상이한 꼬임 길이 또는 미터상 상이한 수의 트위스트를 가질 수도 있다. 꼬임 길이의 차이 뿐만 아니라 연선의 다른 차이는 더 빠르거나 더 느린 신호 속도를 갖는 특정 연선을 유도할 수 있다. 더 빠르거나 더 느린 신호 속도를 갖는 하나의 연선을 유도할 수 있는 하나의 인자는 연선의 2개의 절연 전도체 사이의 간극 내의 공기의 양이다. 연선 내의 전도체가 트위닝의 압축력에 의해 더 많이 변형될수록, 간극 내에 더 적은 공기가 유지된다. 연선 내의 전도체가 트위닝의 압축력에 의해 더 적게 변형될수록, 간극 내에 더 많은 공기가 유지되고, 연선의 유전 상수가 더 낮아지고, 연선의 신호 속도가 더 빨라진다. 공기가 연선의 간극 내에 포함되는 것에 추가하여, 공기는 케이블 내의 다양한 구성요소 사이에 포함될 수도 있다. 몇몇 케이블 실시예에서, 에어 포켓은 연선 사이, 연선과 크로스 부재 사이, 연선과 필러 튜브 사이, 및/또는 중공 튜브 내에 형성될 수도 있다. 일반적으로, 케이블 내에 포함된 공기가 많을수록, 케이블의 전기적 특성이 더 양호해진다.Many cables contain more than one strand. To reduce electrical interference between strands, each strand in the cable may have a different twist length or a different number of twists per meter. Differences in the twist lengths, as well as other differences in the strands, can result in a particular strand having a faster or slower signal speed. One factor that can result in a strand having a faster or slower signal speed is the amount of air in the gap between the two insulated conductors of the strand. The more the conductors in the strand are deformed by the compressive force of the twinning, the less air is retained in the gap. The less the conductors in the strand are deformed by the compressive force of the twinning, the more air is retained in the gap, the lower the dielectric constant of the strand, and the faster the signal speed of the strand. In addition to air being contained within the gap of the strand, air can also be contained between various components in the cable. In some cable embodiments, air pockets may be formed between the strands, between the strands and cross members, between the strands and filler tubes, and/or within the hollow tubes. Generally, the more air contained within a cable, the better the electrical properties of the cable.

특정 용례에서, 데이터는 단일 케이블 내에서 다수의 연선을 사용하여 전달될 수도 있다. 해당 데이터가 적절하게 처리되게 하기 위해, 데이터는 연선을 통해 송신되고 특정 시간에 각각의 연선으로부터 수신되어야 한다. 몇몇 실시예에서, 상이한 꼬임 길이가 상이한 연선 사이의 전기적 노이즈를 감소시키기 위해 사용된다. 4개의 쌍이 신호를 전송하기 위해 사용되는 것이 통상적이다. 이들 4개의 쌍의 각각에 대해 상이한 꼬임 길이를 사용하는 것은 전도체 경로가 하나의 연선에 대해 다른 연선보다 더 짧거나 더 길어지게 할 수 있다. 예를 들어, 더 긴 꼬임 길이, 및 더 적은 인치 당 트위스트를 갖는 연선은 더 짧은 꼬임 길이 및 더 많은 인치 당 트위스트를 갖는 연선보다 더 짧은 전도체 경로를 가질 것이다.In certain applications, data may be transmitted using multiple pairs of wires within a single cable. In order for that data to be properly processed, the data must be transmitted over the wires and received from each pair at specific times. In some embodiments, different twist lengths are used to reduce electrical noise between the different pairs. It is typical for four pairs to be used to transmit the signal. Using different twist lengths for each of these four pairs can allow the conductor path to be shorter or longer for one pair than for another. For example, a wire having a longer twist length and fewer twists per inch will have a shorter conductor path than a wire having a shorter twist length and more twists per inch.

많은 용례에서, 각각의 연선 상의 신호가 대략 동시에 도착하는 것이 중요하다. 상이한 전도체 길이는 신호가 상이한 시간에 도착하게 할 수도 있다. 이는 지연 스큐라 지칭되는 효과를 야기할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 먼저 도착하는 신호(가장 짧은 전도체 쌍 경로)를 감속하거나 변조하지 않고 자연스럽게 마지막에 도착할 것인 신호(가장 긴 전도체 쌍 경로)를 가속하는 것이 유리하다.In many applications, it is important that the signals on each pair of conductors arrive at approximately the same time. Different conductor lengths may cause the signals to arrive at different times. This can cause an effect called delay skew. In some embodiments, it is advantageous to accelerate the signal that would naturally arrive last (the longest conductor pair path) without slowing down or modulating the signal that arrives first (the shortest conductor pair path).

가장 빠른 신호 속도 및 가장 느린 신호 속도를 갖는 연선으로부터 수신된 신호 사이의 차이를 지연 스큐라 칭한다. 25 ns 미만의 지연 스큐를 갖는 것이 바람직하다. 몇몇 용례에서, 50 ns 미만의 지연 스큐가 허용 가능하다.The difference between the signals received from the fastest and slowest signaling rates is called delay skew. It is desirable to have a delay skew of less than 25 ns. In some applications, a delay skew of less than 50 ns is acceptable.

설명된 바와 같이, 연선 내의 폴리머 절연층의 변형은 신호 속도를 포함하여, 연선의 전기적 성능에 영향을 미칠 수 있다. 트위스트가 더 기밀할수록, 또는 연선의 꼬임 길이가 더 짧을수록, 트위닝 동안 인가되는 압축력이 더 커지고, 전형적으로 폴리머 절연층의 변형 정도와 절연 전도체 사이의 공기 유전체의 후속 감소가 더 커진다.As described, deformation of the polymer insulation layer within the strand can affect the electrical performance of the strand, including the signal speed. The tighter the twist, or the shorter the twist length of the strand, the greater the compressive force applied during twinning, and typically the greater the degree of deformation of the polymer insulation layer and the subsequent reduction in air dielectric between the insulating conductors.

몇몇 실시예에서, 신호 속도를 조정하고 최종 케이블의 지연 스큐를 감소시키기 위해 다수의 연선이 상이한 시간 동안 극저온 유체에 노출될 것이다. 폴리머 절연 전도체를 다양한 시간 동안 극저온 유체에 노출시킴으로써, 폴리머 층의 원하는 변형량이 도입될 수도 있다. 폴리머 변형의 정도를 제어함으로써, 연선 간극 내의 원하는 공기의 양이 제어될 수도 있다. 변형은 일반적으로 최종 연선의 전기적 특성에 부정적인 영향을 미치지만, 부정적인 영향의 정도를 제어하는 것이 가능한 것에 의해, 다수의 연선을 가로지르는 신호 속도가 표준화될 수 있고 다수의 연선을 가로지르는 감소된 지연 스큐를 갖는 케이블이 생성될 수 있다.In some embodiments, the plurality of strands will be exposed to the cryogenic fluid for different periods of time to adjust the signal speed and reduce the delay skew of the final cable. By exposing the polymer insulated conductor to the cryogenic fluid for different periods of time, a desired amount of deformation in the polymer layer may be introduced. By controlling the degree of polymer deformation, a desired amount of air within the strand gap may be controlled. While deformation generally has a negative effect on the electrical properties of the final strand, by being able to control the degree of the negative effect, the signal speed across the plurality of strands can be standardized and a cable having reduced delay skew across the plurality of strands can be produced.

일 비한정적인 예에서, 4개의 연선이 단일 이더넷 케이블에 통합되도록 제조된다. 4개의 연선의 각각을 형성하는 폴리머 절연 전도체는 트위닝되기 전에 극저온 유체에 노출된다. 가장 긴 꼬임 길이를 갖는 연선을 형성하는 폴리머 절연 전도체는 폴리머 절연층의 변형 정도를 감소시키기 위해 예를 들어 약 2초 동안 극저온 유체에 노출될 수도 있다. 가장 짧은 꼬임 길이를 갖는 연선을 형성하는 폴리머 절연 전도체는 폴리머 절연층의 변형 정도를 감소시키고 절연 전도체 사이에 공기 유전체의 더 큰 부분을 보존하기 위해 예를 들어 약 10초 동안 극저온 유체에 노출될 수도 있다. 더 많은 중간 꼬임 길이를 갖는 연선을 형성하는 폴리머 절연 전도체는 2초 내지 10초의 시간 기간 동안 극저온 유체에 노출될 수도 있다. 상이한 연선을 구성하는 와이어를 상이한 시간 동안 극저온 유체에 노출시킴으로써, 최종 연선의 신호 속도가 조절될 수 있고 최종 케이블의 지연 스큐가 감소될 수 있다.In one non-limiting example, four strands are manufactured to be integrated into a single Ethernet cable. The polymer-insulated conductors forming each of the four strands are exposed to a cryogenic fluid prior to twinning. The polymer-insulated conductor forming the strand having the longest twist length may be exposed to the cryogenic fluid for, for example, about 2 seconds to reduce the degree of deformation of the polymer insulation layer. The polymer-insulated conductor forming the strand having the shortest twist length may be exposed to the cryogenic fluid for, for example, about 10 seconds to reduce the degree of deformation of the polymer insulation layer and preserve a greater portion of the air dielectric between the insulating conductors. The polymer-insulated conductors forming the strand having the more intermediate twist lengths may be exposed to the cryogenic fluid for periods of time ranging from 2 seconds to 10 seconds. By exposing the wires forming the different strands to the cryogenic fluid for different periods of time, the signal speed of the resulting strand can be adjusted and the delay skew of the resulting cable can be reduced.

주어진 폴리머의 유전 상수는 알려져 있을 수도 있지만, 연선 내의 전도체를 둘러싸는 공기 공간 및 절연 재료의 총량은 원래의 폴리머 절연 전도체, 케이블 설계 및 제조 프로세스 동안 도입된 다양한 케이블 구성요소의 변형 정도의 함수이다. 발포 폴리머 절연층의 경우, 전도체를 둘러싸는 공기 공간의 양은 폴리머 절연층의 변형 정도와 밀접하게 관련될 수도 있다.While the dielectric constant of a given polymer may be known, the total amount of air space and insulating material surrounding the conductor within the strand is a function of the original polymer-insulated conductor, the degree of strain introduced by various cable components during cable design and manufacturing processes. In the case of a foamed polymer insulation, the amount of air space surrounding the conductor may be closely related to the degree of strain in the polymer insulation.

주어진 전도체에 대해, 유전 상수는 전파 속도와 반비례 관계에 있다. 이에 따라, 신호가 주어진 길이의 연선 아래로 이동하는 데 소요되는 시간이 또한 유전 상수와 관련된다. 전도체를 둘러싸는 총 유전 상수(공기 공간과 조합된 절연층)가 높을수록, 신호가 연선을 통해 이동하는 데 더 오래 소요될 것이다. 예를 들어, 절연층, 연선, 중공 튜브, 필러 튜브 및/또는 자켓팅을 포함하는 다양한 케이블 구성요소의 변형 정도를 제어함으로써, 연선 및/또는 케이블의 전기적 성능이 조절될 수 있다. 알려진 또는 제어된 신호 속도와 연선을 조합함으로써, 감소된 지연 스큐를 갖는 케이블이 제조될 수 있다.For a given conductor, the dielectric constant is inversely related to the propagation velocity. Accordingly, the time it takes for a signal to travel down a given length of wire is also related to the dielectric constant. The higher the total dielectric constant (the insulation layer combined with the air space) surrounding the conductor, the longer it will take for a signal to travel through the wire. By controlling the degree of deformation of various cable components, including, for example, the insulation layer, the wire, the hollow tube, the filler tube, and/or the jacketing, the electrical performance of the wire and/or cable can be adjusted. By combining a known or controlled signal velocity with the wire, a cable can be manufactured having reduced delay skew.

연선에 대한 전파 속도는 상업적으로 입수 가능한 기기를 사용하여 직접 측정될 수도 있다. 전파 속도의 측정 값은 이하의 수학식을 사용하여 조합 유전 상수(ε)를 결정하는 데 사용될 수도 있다.The propagation velocity along the wire can also be measured directly using commercially available equipment. The measured propagation velocity can be used to determine the combined dielectric constant (ε) using the following mathematical equation:

Figure 112022136967819-pct00008
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전파 속도를 직접 측정함으로써, 조합 유전 상수(ε)는 폴리머 절연재 및 전도체를 둘러싸는 공기 공간의 모두의 유전 효과를 고려하기 위해 계산될 수 있다.By directly measuring the propagation velocity, the combined dielectric constant (ε) can be calculated to take into account the dielectric effects of both the polymer insulation and the air space surrounding the conductor.

일 비한정적인 예에서, 연선의 전파 속도가 68%인 것으로 측정되는 경우. 상기 수학식에 기초하여, 조합 유전 상수는 2.16으로 계산된다. 또한 상기에 제공된 시간 지연 계산을 사용하여, 이 연선을 통해 이동하는 신호의 시간 지연은 피트 당 약 1.5 나노초일 것이다. 제2 연선이 제조되고 폴리머 절연 와이어가 함께 트위닝되기 전에 극저온 유체에 노출되면, 전도체를 둘러싸는 공기 공간의 양이 증가되어 개선된 전파 속도를 야기할 수도 있다. 개선된 전파 속도가 70%이고 단지 2% 증가이면, 최종 조합 유전 상수는 2.04로 계산되고 계산된 시간 지연은 1.45 ns/foot이다. 330 피트의 연선 길이에 걸쳐, 2개의 연선 사이의 피트 당 0.05 나노초의 차이는 16.5 나노초의 신호 지연의 총 차이를 야기한다. 폴리머 절연 전도체를 특정 시간 동안 극저온 유체에 노출시킴으로써, 조합된 유전 상수와 전파 속도가 제어될 수도 있다. 이는 더 높은 속도의 연선의 개발을 허용하고 또한 감소된 지연 스큐를 갖는 케이블의 생성을 허용한다.In one non-limiting example, if the propagation velocity of the strand is measured to be 68%. Based on the above equation, the combined dielectric constant is calculated to be 2.16. Also, using the time delay calculations provided above, the time delay of a signal traveling through this strand would be about 1.5 nanoseconds per foot. If the second strand is fabricated and the polymer insulated wires are exposed to the cryogenic fluid before being twinned together, the amount of air space surrounding the conductors may be increased, resulting in an improved propagation velocity. If the improved propagation velocity is 70%, with only a 2% increase, the final combined dielectric constant is calculated to be 2.04, and the calculated time delay is 1.45 ns/foot. Over a 330 foot strand length, a difference of 0.05 nanoseconds per foot between the two strands results in a total difference in signal delay of 16.5 nanoseconds. By exposing the polymer insulated conductors to the cryogenic fluid for a specified period of time, the combined dielectric constant and propagation velocity may be controlled. This allows the development of higher speed cables and also allows the creation of cables with reduced delay skew.

폴리머 절연 전도체를 다양한 시간 동안 극저온 유체에 노출시킴으로써, 폴리머 층의 원하는 변형량이 도입될 수도 있다. 변형은 일반적으로 최종 연선의 전기적 특성에 부정적인 영향을 미치지만, 부정적인 영향의 정도를 제어하는 것이 가능한 것에 의해, 다수의 연선을 가로지르는 신호 속도가 표준화될 수 있고 감소된 지연 스큐를 갖는 케이블이 생성될 수 있다.By exposing the polymer insulated conductor to a cryogenic fluid for varying periods of time, a desired amount of strain in the polymer layer can be introduced. The strain will generally have a negative effect on the electrical properties of the final strand, but by controlling the degree of the negative effect, signal speeds across multiple strands can be standardized, and cables with reduced delay skew can be produced.

몇몇 실시예에서, 트위너는 절연 전도체가 극저온 유체에 노출되는 시간을 제어하기 위해 더 빠르거나 더 느린 라인 속도로 운전하도록 조정될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 상이한 길이의 다수의 냉각 용기가 폴리머 절연 전도체를 상이한 시간 동안 극저온 유체에 노출시키기 위해 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서 변위 블록 또는 조정 가능한 격벽은 실제로 극저온 유체를 수용하는 냉각 용기의 부분을 제어하기 위해 사용될 수도 있고, 이에 의해 단일 냉각 용기가 상이한 시간 동안 폴리머를 극저온 유체에 노출하는 데 사용될 수 있게 한다. 변위 블록 또는 조정 가능한 격벽을 사용함으로써, 냉각 용기의 일부가 극저온 유체 없이 남겨둘 수 있어, 기능적으로 가변 길이 냉각 용기를 생성할 수 있다.In some embodiments, the tweener may be adjusted to run at faster or slower line speeds to control the amount of time the insulating conductor is exposed to the cryogenic fluid. In some embodiments, multiple cooling vessels of different lengths may be used to expose the polymer insulating conductor to the cryogenic fluid for different amounts of time. In some embodiments, a displacement block or adjustable baffle may be used to control the portion of the cooling vessel that actually contains the cryogenic fluid, thereby allowing a single cooling vessel to be used to expose the polymer to the cryogenic fluid for different amounts of time. By using a displacement block or adjustable baffle, a portion of the cooling vessel may be left without the cryogenic fluid, thereby creating a functionally variable length cooling vessel.

몇몇 실시예에서, 하나 이상의 도르래, 휠, 캡스턴, 및/또는 롤러가 냉각 용기 내에서 폴리머 케이블 구성요소의 경로를 재지향하기 위해 냉각 용기 내에 사용될 수도 있다. 이 배열은 냉각 용기의 길이를 증가시키거나 구성요소의 라인 속도를 감속하지 않고 폴리머 케이블 구성요소가 더 긴 시간 기간 동안 냉각 용기 내에 남아 있을 수 있게 할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 증발된 극저온 증기가 극저온 액체 위로 상승되어 있는 용기의 상부 증기 영역에서 냉각 용기에 진입하고, 이후에 액체 극저온 유체가 남아 있는 용기의 액체 영역을 통과하도록 재지향된다. 이 배열은 폴리머 케이블 구성요소가 극저온 액체와 접촉하기 전에 초기에 극저온 증기로 열을 전달할 수 있게 하여, 이에 의해 극저온 액체로 전달되는 총 열 부하를 감소시키고 냉각 용기 내에서 폴리머 케이블 구성요소의 총 체류 시간을 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 재지향 휠은 냉각 용기 내에서 폴리머 케이블 구성요소의 총 체류 시간을 제어하기 위해 조정 가능할 수도 있다.In some embodiments, one or more pulleys, wheels, capstans, and/or rollers may be used within the cooling vessel to redirect the path of the polymer cable component within the cooling vessel. This arrangement may allow the polymer cable component to remain within the cooling vessel for a longer period of time without increasing the length of the cooling vessel or reducing the line speed of the component. In some embodiments, the polymer cable component is redirected so that it enters the cooling vessel in the upper vapor region of the vessel where the evaporated cryogenic vapor rises above the cryogenic liquid, and then passes through the liquid region of the vessel where the liquid cryogenic fluid remains. This arrangement allows the polymer cable component to initially transfer heat to the cryogenic vapor prior to contacting the cryogenic liquid, thereby reducing the total heat load transferred to the cryogenic liquid and increasing the total residence time of the polymer cable component within the cooling vessel. In some embodiments, the redirecting wheel may be adjustable to control the total residence time of the polymer cable component within the cooling vessel.

케이블은 예를 들어 2개, 3개, 4개, 6개 또는 8개의 연선을 포함하여, 하나 또는 하나 초과의 연선으로 제조될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 케이블 내의 각각의 연선은 신호 속도를 조절하기 위해 고유의 미리 결정된 시간 동안 극저온 유체에 노출될 수도 있다. 신호 속도를 조절함으로써, 최종 케이블의 지연 스큐가 감소될 수 있다.It will be appreciated that the cable may be manufactured with one or more than one strand, including for example two, three, four, six or eight strands. Each strand within the cable may be exposed to the cryogenic fluid for a unique predetermined time to modulate the signal speed. By modulating the signal speed, the delay skew of the final cable may be reduced.

몇몇 실시예에서 케이블 자켓은 프로파일 다이를 갖는 압출기를 사용하여 연선 또는 다른 케이블 구성요소 주위에 형성된다. 케이블 구성요소는 압출기 다이를 통과하고 폴리머가 케이블 구성요소 주위로 압출되어 자켓을 형성한다. 몇몇 실시예에서, 케이블 자켓은 케이블 자켓의 변형을 회피하기 위해 케이블 구성요소 주위로 압출된 후 극저온 유체에 노출된다.In some embodiments, the cable jacket is formed around the strand or other cable component using an extruder having a profile die. The cable component passes through the extruder die and the polymer is extruded around the cable component to form the jacket. In some embodiments, the cable jacket is exposed to a cryogenic fluid after being extruded around the cable component to avoid deformation of the cable jacket.

몇몇 실시예에서 폴리머는, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 중공 튜브, 중실 튜브, 직사각형 형상, 불규칙 형상, 돌출부, 압입부 또는 공동을 갖는 형상, 또는 임의의 다른 프로파일 디자인을 포함하는 폴리머 형상을 형성하도록 압출된 후 극저온 유체에 노출될 수도 있다. 형상이 압출된 후에 압출된 폴리머 형상을 극저온 유체에 노출시킴으로써, 압출된 형상의 경도가 비교적 짧은 거리에 걸쳐 증가될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 극저온 유체에 대한 노출은 압출된 형상의 결정질 구조를 조정하고 그리고/또는 최종 폴리머 형상의 물리적 특성을 제어하는 데 사용될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 압출된 폴리머는 극저온 유체에 노출되기 전에 수조에 노출될 수도 있다. 압출된 폴리머 형상을 극저온 유체에 노출시킴으로써, 최종 폴리머는 취급, 밀링, 기계가공 또는 절단하기가 더 쉬워질 수도 있다. 최종 폴리머는 변형에 저항할 수도 있고 그리고/또는 가공 중에 더 적은 부스러기, 먼지, 절삭 지스러기 또는 사용 불가능 재료를 생성할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소의 결정질 구조를 조정함으로써, 개선된 인장 및 연신 특성이 달성될 수도 있다.In some embodiments, the polymer may be exposed to the cryogenic fluid after being extruded to form a polymer shape, including but not limited to a hollow tube, a solid tube, a rectangular shape, an irregular shape, a shape having protrusions, indentations or cavities, or any other profile design. By exposing the extruded polymer shape to the cryogenic fluid after the shape has been extruded, the hardness of the extruded shape may be increased over a relatively short distance. In some embodiments, the exposure to the cryogenic fluid may be used to manipulate the crystalline structure of the extruded shape and/or to control the physical properties of the final polymer shape. In some embodiments, the extruded polymer may be exposed to a bath prior to being exposed to the cryogenic fluid. By exposing the extruded polymer shape to the cryogenic fluid, the final polymer may be easier to handle, mill, machine, or cut. The final polymer may be resistant to deformation and/or may produce less chips, dust, swarf, or unusable material during processing. In some embodiments, improved tensile and elongation properties may be achieved by adjusting the crystalline structure of the polymer cable components.

몇몇 실시예에서, 극저온 냉각 용기는 인라인 연속 또는 반연속 프로세스에 통합될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 트위닝 기계는 연선을 형성하기 위해 트위닝 기계가 폴리머 절연 전도체를 트위닝하기 전, 동안 및/또는 후에 극저온 냉각 챔버를 포함하도록 구성될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 케이블링 기계는 케이블링 기계가 케이블 코어를 형성하기 위해 케이블 구성요소를 수집하고 그리고/또는 트위스팅하기 전, 동안 및/또는 후에 극저온 냉각 챔버를 포함하도록 구성될 수도 있다.In some embodiments, the cryogenic cooling vessel may be integrated into an inline continuous or semi-continuous process. In some embodiments, the twinning machine may be configured to include a cryogenic cooling chamber before, during, and/or after the twinning machine twins the polymer insulated conductors to form a strand. In some embodiments, the cabling machine may be configured to include a cryogenic cooling chamber before, during, and/or after the cabling machine collects and/or twists cable components to form a cable core.

몇몇 실시예에서, 극저온 냉각 용기는 극저온 액체를 수용하도록 배열된 용기, 예를 들어 플로트 스위치와 같은 액체 레벨 센서, 극저온 액체를 제공하도록 배열된 입구, 및/또는 기화된 극저온 유체를 제거하도록 배열된 배기구를 포함한다. 몇몇 극저온 냉각 용기에서 입구는 예를 들어, 폴리머 절연 전도체와 같은 폴리머 구성요소가 냉각 용기에 진입할 수 있게 하도록 배열되고 출구는 폴리머 구성요소가 냉각 용기에서 진출할 수 있게 하도록 배열된다. 몇몇 실시예에서, 입구 및 출구는 각각 폴리머 샘플의 직경보다 0.3 mm 미만 더 큰 직경을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 입구 및/또는 출구는 예를 들어 크로스 웨브와 같은 다양한 프로파일 폴리머 샘플을 수용하기 위해 프로파일링된 형상으로 배열된다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 작업 및/또는 라인 중단 동안 일관된 와이어 또는 케이블 품질을 유지하기 위한 센서 및/또는 라벨링 디바이스를 통합한다.In some embodiments, the cryogenic cooling vessel comprises a vessel arranged to receive cryogenic liquid, a liquid level sensor, such as a float switch, an inlet arranged to provide cryogenic liquid, and/or an exhaust arranged to remove vaporized cryogenic fluid. In some cryogenic cooling vessels, the inlet is arranged to allow a polymer component, such as a polymer insulating conductor, to enter the cooling vessel and the outlet is arranged to allow the polymer component to exit the cooling vessel. In some embodiments, the inlet and outlet each have a diameter less than 0.3 mm larger than the diameter of the polymer sample. In some embodiments, the inlet and/or outlet are arranged in a profiled shape to accommodate a variety of profile polymer samples, such as cross webs. In some embodiments, the cooling vessel incorporates sensors and/or labeling devices to maintain consistent wire or cable quality during operation and/or line interruptions.

몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 폴리머 절연 전도체 사이의 제1 접촉 전에 폴리머 절연 전도체를 극저온 유체에 노출시키도록 배열된다. 제1 접촉 지점은 폴리머 절연 전도체가 실제로 트위닝 기계 권취부에 진입하기 전 몇 피트일 수도 있다. 제1 접촉 지점에서 폴리머 절연 전도체 사이의 압축력이 존재하지만 폴리머 절연 전도체가 함께 트위닝될 때 발생되는 피크 압축력에 비해 약할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 제1 접촉 지점 후에 그러나 폴리머 절연 전도체가 트위닝 기계에 진입하기 전에 극저온 유체에 폴리머 절연 전도체를 노출시키도록 배열된다.In some embodiments, the cooling vessel is arranged to expose the polymer insulated conductors to the cryogenic fluid prior to the first contact between the polymer insulated conductors. The first point of contact may be several feet before the polymer insulated conductors actually enter the twinning machine winding. A compressive force between the polymer insulated conductors at the first point of contact may be present, but may be weak compared to the peak compressive force that occurs when the polymer insulated conductors are twinned together. In some embodiments, the cooling vessel is arranged to expose the polymer insulated conductors to the cryogenic fluid after the first point of contact but before the polymer insulated conductors enter the twinning machine.

몇몇 실시예에서, 자동화 극저온 노출 시스템은 인라인 연속 또는 반연속 프로세스의 일부로서 이용될 수도 있다. 자동화 극저온 노출 시스템은 트위닝 라인, 케이블링 라인, 자켓팅 라인, 및/또는 폴리머 부재가 압축되거나 변형될 수도 있는 임의의 다른 프로세스와 함께 사용될 수도 있다.In some embodiments, the automated cryogenic exposure system may be utilized as part of an in-line continuous or semi-continuous process. The automated cryogenic exposure system may be utilized in conjunction with twinning lines, cabling lines, jacketing lines, and/or any other process in which polymeric materials may be compressed or deformed.

몇몇 실시예에서, 극저온 노출 시스템은 가변 길이를 갖는 냉각 용기, 가변 구성요소 경로, 다중 구성요소 경로, 와이어, 연선, 케이블 코어 또는 케이블의 직경을 결정하도록 배열된 하나 이상의 센서, 및/또는 기계 자동화 제어기를 포함한다.In some embodiments, the cryogenic exposure system includes a cold vessel having a variable length, a variable component path, a multi-component path, one or more sensors arranged to determine the diameter of the wire, strand, cable core or cable, and/or a machine automation controller.

일 비한정적 예에서, 연선 트위닝 프로세스의 시작시에 풀려지는 하나 또는 2개의 폴리머 절연 전도체의 직경을 측정하기 위해 광학 센서가 사용될 수도 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같이, 폴리머 절연 전도체는 폴리머 절연층의 적어도 일부의 경도를 상승시키기 위해, 액체 질소와 같은 극저온 유체를 수용하는 냉각 용기를 통과할 수도 있다. 냉각 용기를 통과한 후, 2개의 폴리머 절연 전도체는 연선을 형성하기 위해 함께 트위스팅된다. 제2 광학 센서가 최종 연선의 폭을 측정하는 데 사용될 수도 있다.In one non-limiting example, an optical sensor may be used to measure the diameter of one or two polymer insulated conductors that are unwound at the start of the twinning process. As described herein, the polymer insulated conductors may be passed through a cooling vessel containing a cryogenic fluid, such as liquid nitrogen, to increase the hardness of at least a portion of the polymer insulating layer. After passing through the cooling vessel, the two polymer insulated conductors are twisted together to form a twine. A second optical sensor may be used to measure the width of the resulting twine.

이들이 서로 접촉하기 전에 양 폴리머 절연 전도체의 직경을 측정함으로써, 폴리머 절연층이 임의의 압착 또는 변형을 경험하지 않으면 2개의 직경은 조합되어 최종 연선의 잠재적인 폭을 결정할 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 잠재적 제로-변형 폭은 또한 트위닝 프로세스의 시작시에 폴리머 절연 전도체 중 하나의 직경을 측정하고 이를 2배로 함으로써 결정될 수도 있다.By measuring the diameters of the two polymer insulating conductors before they come into contact with each other, the two diameters can be combined to determine the potential width of the final twinned pair if the polymer insulating layers do not experience any compression or deformation. In some embodiments, the potential zero-strain width can also be determined by measuring the diameter of one of the polymer insulating conductors at the start of the twinning process and doubling it.

최종 연선의 폭을 측정할 때, 광학 센서는 광학 센서에 의해 방출된 광자 빔과 같은 빔을 통과할 때 연선의 폭을 측정할 수도 있다. 피크 폭 측정치는 개별 전도체가 광학 센서의 빔에 수직인 평면에 배향될 때 연선의 폭을 나타내는 데 사용된다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 연선의 2개의 전도체가 광학 센서의 빔과 일렬로 적층될 때, 측정된 폭은 하나의 절연 전도체의 폭과 거의 동등할 수도 있고 연선의 폭을 나타내지 않는다. 연선의 측정된 폭은 이론적인 제로 압착 폭과 비교되어 연선의 압착비를 실시간으로 결정할 수 있다.When measuring the width of the final strand, the optical sensor may also measure the width of the strand as it passes through a beam, such as a photon beam emitted by the optical sensor. It will be appreciated that the peak width measurement is used to represent the width of the strand when the individual conductors are oriented in a plane perpendicular to the beam of the optical sensor. When two conductors of the strand are laminated in line with the beam of the optical sensor, the measured width may be approximately equal to the width of one insulated conductor and does not represent the width of the strand. The measured width of the strand can be compared to a theoretical zero crimp width to determine the crimp ratio of the strand in real time.

연선 케이블 설계의 일부로서, 원하는 압착비가 원하는 전기적 특성을 달성하기 위해 설정될 수도 있다. 측정된 압착비가 원하는 압착비 설정점보다 더 높은 것으로 결정되면, 냉각 용기는 그 동안에 폴리머 절연 전도체가 극저온 유체에 노출되는 길이를 연장하도록 조정될 수도 있다. 극저온 유체를 수용하는 냉각 용기의 길이를 연장함으로써, 폴리머 절연 전도체의 노출 시간이 증가될 수 있고 폴리머 절연 전도체의 경도는 트위닝 프로세스의 압축력에 노출되기 전에 증가될 수도 있다. 트위닝 전에 폴리머 절연 전도체의 경도를 증가시킴으로써, 최종 연선의 압착비가 감소될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 트위너 속도는 극저온 유체에서 절연 전도체의 체류 시간 및/또는 트위닝 프로세스에 의해 생성된 압축력의 모두를 증가 또는 감소시키는 것을 돕도록 조정될 수도 있다.As part of the twinning cable design, a desired compression ratio may be set to achieve the desired electrical characteristics. If the measured compression ratio is determined to be higher than the desired compression ratio setpoint, the cooling vessel may be adjusted to extend the length that the polymer insulated conductor is exposed to the cryogenic fluid during that time. By extending the length of the cooling vessel containing the cryogenic fluid, the exposure time of the polymer insulated conductor may be increased and the hardness of the polymer insulated conductor may be increased prior to exposure to the compressive forces of the twinning process. By increasing the hardness of the polymer insulated conductor prior to twinning, the compression ratio of the final strand may be decreased. In some embodiments, the twinner speed may be adjusted to help increase or decrease both the residence time of the insulated conductor in the cryogenic fluid and/or the compressive forces generated by the twinning process.

몇몇 실시예에서, 광학 센서 및 가변 길이 냉각 용기는 자동화 품질 제어 프로세스를 생성하기 위해 하나 이상의 프로세서 또는 기계 자동화 제어기에 연결될 수도 있다. 측정된 압착비가 원하는 압착비 설정점으로부터 벗어날 때, 제어기는 극저온 유체를 수용하는 냉각 용기 부분의 길이를 신장 또는 수축함으로써 및/또는 재지향 휠의 위치를 조정함으로써 냉각 용기 내의 구성요소 경로의 길이를 신장 또는 수축함으로써 가변 길이 냉각 용기가 응답하게 할 수도 있다. 극저온 유체를 수용하는 냉각 용기 부분의 길이를 자동으로 조정함으로써, 극저온 유체에 대한 폴리머 절연 전도체의 노출 시간 및 따라서 폴리머 절연층의 경도가 조절될 수도 있다. 폴리머 절연층의 경도를 조절함으로써, 연선의 압착비가 제어될 수도 있다.In some embodiments, the optical sensor and variable length cooling vessel may be coupled to one or more processors or machine automation controllers to create an automated quality control process. When the measured compression ratio deviates from a desired compression ratio setpoint, the controller may cause the variable length cooling vessel to respond by extending or contracting the length of the cooling vessel portion containing the cryogenic fluid and/or by adjusting the position of the redirecting wheel to extend or contract the length of the component path within the cooling vessel. By automatically adjusting the length of the cooling vessel portion containing the cryogenic fluid, the exposure time of the polymer insulating conductor to the cryogenic fluid, and thus the hardness of the polymer insulating layer, may be controlled. By adjusting the hardness of the polymer insulating layer, the compression ratio of the strand may be controlled.

몇몇 실시예에서, 가변 길이 냉각 용기에 대한 미소한 수정이 연속적 기초로 발생할 수도 있다. 냉각 용기의 길이 및 따라서 극저온 유체에 대한 폴리머 절연 전도체의 노출 시간에 대한 세분화 및/또는 자동화 제어를 갖는 것은, 이들에 한정되는 것은 아니지만, 주위 온도, 주위 햇빛, 상대 습도, 라인 속도, 꼬임 길이, 트위너 파라미터, 트위너 설계, 사용된 폴리머 절연재의 유형, 폴리머 절연재가 발포체인지 또는 고체인지 여부, 및/또는 폴리머 절연재가 발포되는 정도, 릴간에 폴리머 절연 전도체의 차이 및 많은 다른 것들을 포함하는 매우 다양한 잠재적으로 복잡한 다양한 인자에도 불구하고 압착비가 제어되고 유지될 수 있게 한다.In some embodiments, minor modifications to the variable length cooling vessel may occur on a continuous basis. Having granular and/or automated control over the length of the cooling vessel and thus the exposure time of the polymer insulated conductor to the cryogenic fluid allows the squeeze ratio to be controlled and maintained despite a wide variety of potentially complex factors including, but not limited to, ambient temperature, ambient sunlight, relative humidity, line speed, twist length, tweener parameters, tweener design, the type of polymer insulation used, whether the polymer insulation is foamed or solid, and/or the extent to which the polymer insulation is foamed, differences in the polymer insulated conductor from reel to reel, and many others.

몇몇 실시예에서 다수의 냉각 용기가 극저온 유체에 대한 폴리머 절연 전도체의 총 노출 시간을 제어하는 데 사용될 수도 있다. 다수의 개별 냉각 용기를 사용함으로써, 극저온 유체를 폴리머 절연재에 적용하는 상이한 방법이 동일한 폴리머 절연재 상에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 제1 냉각 용기는 극저온 유체의 욕에 폴리머 전도체를 침지할 수도 있고 반면 제2 냉각 용기는 극저온 유체 스프레이를 사용할 수도 있다. 임의의 수의 냉각 용기가 수많은 구성 중 임의의 것에서 사용될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 다수의 냉각 용기의 일부 또는 모두의 구성을 변경함으로써, 트위닝 또는 다른 압축력 시에 폴리머 절연 전도체의 노출 시간 및 폴리머 절연 전도체의 온도가 조정 가능한 방식으로 제어될 수도 있다.In some embodiments, multiple cooling vessels may be used to control the total exposure time of the polymer insulating conductor to the cryogenic fluid. By using multiple individual cooling vessels, different methods of applying the cryogenic fluid to the polymer insulating material may be used on the same polymer insulating material. For example, a first cooling vessel may immerse the polymer conductor in a bath of cryogenic fluid, while a second cooling vessel may use a cryogenic fluid spray. It will be appreciated that any number of cooling vessels may be used in any of a number of configurations. By varying the configuration of some or all of the multiple cooling vessels, the exposure time of the polymer insulating conductor and the temperature of the polymer insulating conductor during twinning or other compressive stresses may be controlled in an adjustable manner.

전통적으로, 원하는 압착 정도를 획득하는 것은 연선의 릴이 제조되고 최종 릴의 전기적 특성이 시험되는 시행 착오 프로세스를 요구했다. 전기적 특성이 미리 결정된 사양 내에 있지 않으면, 릴은 비합치로서 라벨링될 것이고 많은 변수 중 하나가 변경될 것이다. 이어서, 연선의 다른 릴이 제조될 것이고 해당 릴의 전기적 특성이 시험된다. 이 시행 착오 프로세스는 상당한 시간을 요구했고 재료의 손실을 야기했다. 폴리머 절연 전도체의 물리적 특성 및 최종 연선은 전기적 특성에 영향을 미치는 것으로 알려져 있으므로, 연선의 압착 정도를 제어함으로써, 연선의 전기적 특성이 또한 제어될 수도 있다. 개시된 연속 및/또는 자동화 프로세스는 원하는 물리적 특성 및 따라서 원하는 전기적 특성을 더 적은 시간에 더 적은 낭비 재료로 획득하기 위해 사용될 수도 있다.Traditionally, obtaining the desired degree of crimp required a trial and error process in which a reel of stranded wire was manufactured and the electrical properties of the final reel were tested. If the electrical properties were not within predetermined specifications, the reel would be labeled as nonconforming and one of many variables would be changed. Another reel of stranded wire would then be manufactured and its electrical properties tested. This trial and error process was time consuming and resulted in material loss. Since the physical properties of polymer insulated conductors and the final stranded wire are known to affect the electrical properties, by controlling the degree of crimp of the stranded wire, the electrical properties of the stranded wire may also be controlled. The disclosed continuous and/or automated processes may be used to obtain the desired physical properties and therefore the desired electrical properties in less time and with less waste of material.

도 19a 내지 도 19c는 일 실시예에 따른 가변 길이 냉각 용기의 개략도를 도시하고 있다. 도 19a에 도시되어 있는 바와 같이, 가변 길이 냉각 용기는 극저온 유체(1620)를 수용하는 냉각 용기의 길이를 변경하기 위해 전방 및 후방으로 이동하도록 배열된 격벽(1630)을 포함할 수도 있다. 격벽(1630)은 나사산 형성 로드 또는 스크류 드라이브(1660)에 연결된 모터(1650)에 의해 제어될 수도 있다. 도 19a에 도시되어 있는 바와 같이, 폴리머 절연 전도체(1610)는 구멍(1640)을 통해 냉각 용기에 진입할 수도 있다. 극저온 유체(1620)를 수용하지 않은 냉각 용기의 부분을 통과한 후, 폴리머 절연 전도체는 유사한 구멍(1640)을 통해 격벽(1630)을 통과할 수도 있다. 격벽(1630)을 통과한 후, 폴리머 절연 전도체(1610)는 극저온 유체(1620)에 노출된다. 도 19b 및 도 19c에 도시되어 있는 바와 같이, 격벽(1630)의 위치는 극저온 유체(1620)를 수용하는 냉각 용기의 부분을 확장 또는 축소하기 위해 모터(1650) 및/또는 스크류 드라이브(1660)를 사용하여 제어될 수 있다. 극저온 유체를 수용하는 냉각 용기 부분의 길이를 조절함으로써, 폴리머 절연 전도체가 극저온 유체에 노출되는 시간이 제어될 수도 있다. 폴리머 절연 전도체가 극저온 유체에 노출되는 시간을 제어함으로써, 연선 또는 케이블의 압착비 및 궁극적으로 전기적 성능이 제어될 수 있다.FIGS. 19A-19C illustrate schematic diagrams of a variable length cooling vessel according to one embodiment. As illustrated in FIG. 19A, the variable length cooling vessel may include a baffle (1630) arranged to move forward and backward to change the length of the cooling vessel containing the cryogenic fluid (1620). The baffle (1630) may be controlled by a motor (1650) connected to a threaded rod or screw drive (1660). As illustrated in FIG. 19A, the polymer insulating conductor (1610) may enter the cooling vessel through an aperture (1640). After passing through a portion of the cooling vessel that does not contain the cryogenic fluid (1620), the polymer insulating conductor may pass through the baffle (1630) through a similar aperture (1640). After passing through the baffle (1630), the polymer insulated conductor (1610) is exposed to the cryogenic fluid (1620). As illustrated in FIGS. 19b and 19c, the position of the baffle (1630) can be controlled using a motor (1650) and/or a screw drive (1660) to expand or contract a portion of the cooling vessel containing the cryogenic fluid (1620). By controlling the length of the portion of the cooling vessel containing the cryogenic fluid, the time that the polymer insulated conductor is exposed to the cryogenic fluid can also be controlled. By controlling the time that the polymer insulated conductor is exposed to the cryogenic fluid, the compression ratio and ultimately the electrical performance of the wire or cable can be controlled.

몇몇 실시예에서, 가변 길이 냉각 용기에서 격벽의 위치를 제어하기 위한 모터, 스크류 드라이브, 또는 다른 메커니즘은 기계 제어기에 동작 가능하게 연결될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 기계 제어기는 냉각 용기 내의 구성요소 경로의 길이를 조정하기 위해 냉각 용기 내부의 재지향 휠의 위치를 제어하는 데 사용될 수도 있다. 이 동적 구성요소 경로는 냉각 용기 내의 폴리머 케이블 구성요소의 체류 시간을 조정하도록 제어될 수도 있다. 기계 제어기는 폴리머 절연 전도체의 직경을 결정하기 위한 제1 센서 및 연선의 폭을 결정하기 위한 제2 센서와 데이터 통신하는 하나 이상의 프로세서와 데이터 통신할 수도 있다. 프로세서 및 기계 제어기는 폴리머 절연 전도체의 직경과 최종 연선의 폭을 비교하여 압착비를 결정하고 결정된 압착비를 미리 결정된 원하는 압착비 설정점과 비교할 수도 있다. 기계 제어기는 이어서 결정된 압착비가 원하는 압착비 설정점과 대략 동일할 때까지 극저온 유체에 대한 폴리머 절연 전도체의 노출 시간을 조정하도록 모터 및/또는 스크류 드라이브에 지시할 수도 있다. 전술된 극저온 노출 시스템은 트위닝 시스템의 맥락에서 설명되지만, 시스템은 폴리머 구성요소가 압축되거나 변형될 수도 있는 임의의 다른 프로세스에 적용될 수도 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.In some embodiments, a motor, screw drive, or other mechanism for controlling the position of the baffle in the variable length cooling vessel may be operatively connected to a machine controller. In some embodiments, the machine controller may be used to control the position of a redirecting wheel within the cooling vessel to adjust the length of the component path within the cooling vessel. This dynamic component path may be controlled to adjust the residence time of the polymer cable component within the cooling vessel. The machine controller may be in data communication with one or more processors that are in data communication with a first sensor for determining a diameter of the polymer insulated conductor and a second sensor for determining a width of the strand. The processor and the machine controller may compare the diameter of the polymer insulated conductor to the width of the final strand to determine a crimp ratio and compare the determined crimp ratio to a predetermined desired crimp ratio setpoint. The machine controller may then direct the motor and/or screw drive to adjust the exposure time of the polymer insulated conductor to the cryogenic fluid until the determined crimp ratio is approximately equal to the desired crimp ratio setpoint. Although the cryogenic exposure system described above is described in the context of a twinning system, it will be appreciated that the system may be applied to any other process in which the polymer component may be compressed or deformed.

몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 극저온 유체를 폴리머 구성요소 상에 스프레이하도록 구성된 노즐을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 극저온 유체를 수용하는 냉각 챔버의 물리적 크기를 변경하기보다는, 복수의 노즐 중 일부는 폐쇄되거나, 바이패스되거나, 그렇지 않으면 극저온 유체를 스프레이하는 것이 방지될 수도 있다. 이는 폴리머 구성요소의 노출 시간이 제어될 수 있게 하고 폴리머 구성요소의 최종 압착비가 전술된 바와 같이 제어될 수 있게 한다.In some embodiments, the cooling vessel comprises nozzles configured to spray the cryogenic fluid onto the polymer component. In some embodiments, rather than changing the physical size of the cooling chamber containing the cryogenic fluid, some of the plurality of nozzles may be closed, bypassed, or otherwise prevented from spraying the cryogenic fluid. This allows the exposure time of the polymer component to be controlled and allows the final compression ratio of the polymer component to be controlled as described above.

도 20a 내지 도 20c는 일 실시예에 따른 가변 스프레이 냉각 용기의 개략도를 도시하고 있다. 도 20a에 도시되어 있는 바와 같이, 폴리머 절연 전도체(1710)는 구멍(1730)을 통해 냉각 용기에 진입할 수도 있다. 극저온 스프레이 노즐(1720)은 폴리머 절연 전도체(1710)를 극저온 유체에 노출시키도록 활성화될 수도 있다. 도 20a에 도시되어 있는 바와 같이, 폴리머 절연 전도체를 최대량의 극저온 유체에 노출시키기 위해 복수의 스프레이 노즐(1720)의 모두가 활성화될 수도 있다. 도 20b에 도시되어 있는 바와 같이, 극저온 유체에 대한 폴리머 절연 전도체의 노출 시간을 감소시키기 위해 복수의 극저온 스프레이 노즐(1720)의 일부가 비활성화될 수도 있다. 도 20c에 도시되어 있는 바와 같이, 극저온 유체에 대한 폴리머 절연 전도체의 노출 시간을 감소시키기 위해 더 많은 스프레이 노즐(1720)이 비활성화될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 하나 또는 하나 초과의 노즐을 통한 극저온 유체의 유량은 또한 냉각 용기를 통과하는 폴리머 구성요소의 경도를 조정하기 위해 조절될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 모든 스프레이 노즐이 비활성화될 수도 있고 폴리머 구성요소는 극저온 유체에 전혀 노출되지 않을 수도 있다. 복수의 극저온 노즐 중 적어도 하나의 유동을 조정함으로써, 극저온 유체에 대한 폴리머 절연 전도체의 노출 시간이 조정될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기의 노즐을 통한 극저온 유체의 유동은 연선의 압착비 또는 냉각 용기를 통과하는 임의의 다른 폴리머 구성요소의 변형을 면밀히 제어하기 위해 측정된 압착비에 응답하여 조정될 수도 있다.FIGS. 20A through 20C illustrate schematics of a variable spray cooling vessel according to one embodiment. As illustrated in FIG. 20A, a polymer insulating conductor (1710) may enter the cooling vessel through an aperture (1730). Cryogenic spray nozzles (1720) may be activated to expose the polymer insulating conductor (1710) to the cryogenic fluid. As illustrated in FIG. 20A, all of the plurality of spray nozzles (1720) may be activated to expose the polymer insulating conductor to a maximum amount of cryogenic fluid. As illustrated in FIG. 20B, some of the plurality of cryogenic spray nozzles (1720) may be deactivated to reduce the exposure time of the polymer insulating conductor to the cryogenic fluid. As illustrated in FIG. 20C, more spray nozzles (1720) may be deactivated to reduce the exposure time of the polymer insulating conductor to the cryogenic fluid. In some embodiments, the flow rate of the cryogenic fluid through one or more nozzles may also be adjusted to adjust the hardness of the polymer component passing through the cooling vessel. In some embodiments, all of the spray nozzles may be deactivated and the polymer component may not be exposed to the cryogenic fluid at all. By adjusting the flow of at least one of the plurality of cryogenic nozzles, the exposure time of the polymer insulating conductor to the cryogenic fluid may be adjusted. In some embodiments, the flow of the cryogenic fluid through the nozzles of the cooling vessel may be adjusted in response to the measured compression ratio to closely control the compression ratio of the strand or any other polymer component passing through the cooling vessel.

몇몇 실시예에서, 폴리머 절연 전도체, 케이블, 케이블 자켓, 및 다른 케이블 구성요소의 압착 또는 변형을 감소시키는 것은 전기적 성능을 유지하거나 개선하면서 더 적은 폴리머 재료를 사용하여 이들 구성요소가 제조될 수 있게 한다. 더 적은 폴리머 재료를 사용함으로써, 최종 케이블은 더 적은 가연성 재료와 더 낮은 연료 부하를 갖는다. 더 낮은 연료 부하를 갖는 케이블은 UL 910 슈타이너 터널(Steiner Tunnel) 시험을 통과할 가능성이 높다.In some embodiments, reducing the compression or strain of polymer insulated conductors, cables, cable jackets, and other cable components allows these components to be manufactured using less polymer material while maintaining or improving electrical performance. By using less polymer material, the final cable has less combustible material and a lower fuel loading. Cables with a lower fuel loading are more likely to pass the UL 910 Steiner Tunnel test.

몇몇 실시예에서, 예상되는 변형을 보상하기 위해 추가 절연재 및/또는 자켓팅 재료를 추가하는 단계는 새로운 세트의 문제를 생성한다. 예를 들어, 많은 케이블은 특정 화염 및 연기 표준을 통과해야 하는데, 이는 케이블이 건물이나 주택 내에서 사용을 위해 안전한 것을 보장한다. 화염을 전파하고 연기를 발생시키는 케이블의 경향의 일 요소는 통상적으로 "연료 부하"라고 칭하는 그 내에 함유된 재료의 양이다. 일반적으로, 연료(이 경우 폴리머 절연재 또는 자켓팅 재료)의 양이 증가될 때, 결과는 시험 중인 케이블로부터 연기가 더 많은 연기 발생 또는 화염 전파이다.In some embodiments, the step of adding additional insulation and/or jacketing material to compensate for the expected deformation creates a new set of problems. For example, many cables must pass certain flame and smoke standards to ensure that the cable is safe for use in buildings or homes. One factor in the cable's tendency to propagate flame and generate smoke is the amount of material contained within it, commonly referred to as the "fuel load." Generally, as the amount of fuel (in this case, polymer insulation or jacketing material) is increased, the result is greater smoke generation or flame propagation from the cable under test.

연료 부하 시험의 예는 ASTM E84, NFPA 255, UL 723 및 ULC S102와 관련되는 UL 910 슈타이너 터널 시험이다. 이 시험에서, 24 피트 x 1.8 피트 x 1 피트의 불연성 수평 상자 또는 터널 내의 케이블의 다발이 화염을 받게 된다. 화염 강도는 89 킬로와트로 설정되고, 공기는 터널을 통해 이동되어 플레넘 천장 상황을 시뮬레이션한다. 이들 표준에 따라 시험된 재료는 5 피트의 최대 화염 확산 거리, 0.5의 최대 피크 광학 밀도, 및 0.15의 최대 평균 광학 밀도를 나타내도록 요구된다.An example of a fuel load test is the UL 910 Steiner Tunnel Test, which relates to ASTM E84, NFPA 255, UL 723, and ULC S102. In this test, a bundle of cables within a 24 ft x 1.8 ft x 1 ft noncombustible horizontal box or tunnel is subjected to a flame. The flame intensity is set to 89 kilowatts, and air is forced through the tunnel to simulate a plenum ceiling condition. Materials tested to these standards are required to exhibit a maximum flame spread distance of 5 ft, a maximum peak optical density of 0.5, and a maximum average optical density of 0.15.

설계 엔지니어는 일반적으로 비용과 요구되는 연료 부하 표준을 충족하기 위해 최적화된 재료를 선택한다. 이들 케이블을 제조하는 동안 발생하는 힘으로 인한 케이블 변형을 보상하기 위해 여분의 재료가 추가될 때 잠재적인 문제가 발생한다. 이 여분의 재료는 연료 부하를 증가시키고, 비용을 증가시키며, 채용될 수도 있는 재료의 유형을 제한한다. 예로서, 몇몇 Cat 6A 케이블은 제조 중에 더 높은 압축력을 생성하는 더 짧은 꼬임 길이를 제공한다. 이들 케이블은, 이들 제품을 제조하는 동안 마주치게 되는 정상보다 더 높은 변형으로 인해, 전형적으로 절연을 위해 FEP 및 PVC 수지를 사용한다. 몇몇 다른 단부 Cat 6 케이블은 더 긴 꼬임 길이를 이용하고 제조 중에 비교적 감소된 압축력을 경험한다. 따라서, 이들 케이블은 변형을 보상하기 위해 더 적은 추가 절연재를 필요로 한다. 이 더 낮은 연료 부하는 다른 저렴한 재료 및/또는 이용을 허용한다.Design engineers typically select materials that are optimized to meet cost and required fuel load standards. Potential problems arise when extra material is added to compensate for cable strain due to forces experienced during the manufacture of these cables. This extra material increases fuel load, increases cost, and limits the types of materials that can be employed. For example, some Category 6A cables offer shorter lay lengths that generate higher compressive forces during manufacture. These cables typically use FEP and PVC resins for insulation due to the higher than normal strain encountered during the manufacture of these products. Some other Category 6 cables utilize longer lay lengths and experience relatively reduced compressive forces during manufacture. Therefore, these cables require less additional insulation to compensate for strain. This lower fuel load allows for the use of other less expensive materials and/or

몇몇 실시예에서, 케이블은 압축 이벤트 전에 또는 동안에 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 증가시킴으로써 제조된다. 증가된 경도는 압축 이벤트 중에 경험하는 변형 정도를 감소시키고, 따라서 원하는 전기적 성능을 달성하기 위해 더 적은 추가의 절연 재료가 요구된다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 증가시키는 것은 최종 케이블에서 감소된 총 연료 부하를 허용하여, 이에 의해 케이블이 UL 910 슈타이너 터널 시험을 통과할 수 있게 하고, 반면 경도 및 경도 증가를 경험하지 않고 증가된 침하를 상쇄하기 위해 추가의 폴리머 재료를 포함하는 유사한 케이블은 UL 910 슈타이너 터널 시험을 통과하지 못할 것이다.In some embodiments, the cable is manufactured by temporarily increasing the stiffness of the polymer cable components prior to or during the compression event. The increased stiffness reduces the degree of strain experienced during the compression event, and therefore requires less additional insulation material to achieve the desired electrical performance. In some embodiments, increasing the stiffness of the polymer cable components allows for a reduced total fuel load in the final cable, thereby allowing the cable to pass the UL 910 Steiner Tunnel Test, whereas a similar cable that does not experience the stiffness and stiffness increase and includes additional polymer material to compensate for the increased settlement would not pass the UL 910 Steiner Tunnel Test.

몇몇 실시예에서, 감소된 연료 부하 없이 UL 910 슈타이너 터널 시험을 통과하지 않았을 것인 더 비용 효율적인 재료의 더 낮은 연료 부하를 갖는 케이블이 개발될 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 개시된 기술을 사용하여 제조된 케이블은 감소된 연료 부하를 포함하고 화염 또는 연기를 전파할 가능성이 적다.In some embodiments, cables having lower fuel loadings of more cost-effective materials may be developed that would not otherwise pass the UL 910 Steiner Tunnel Test without the reduced fuel loading. In some embodiments, cables manufactured using the disclosed techniques include reduced fuel loadings and are less likely to propagate flame or smoke.

몇몇 실시예에서, 개시된 기술을 사용하여 생성된 케이블은 더 작은 외경을 가질 수도 있다. 이는 기존 건물을 이전에 사용된 더 낮은 성능 케이블과 같거나 더 작은 직경을 갖는 현대식 고성능 케이블로 개장될 수 있게 할 수도 있다.In some embodiments, cables produced using the disclosed techniques may have a smaller outer diameter. This may allow existing buildings to be retrofitted with modern high-performance cables having the same or smaller diameter than previously used lower-performance cables.

몇몇 실시예에서, 와이어 및 케이블 제품은 그 연료 부하에 기여하는 특정 양의 폴리머 절연재 및/또는 다른 폴리머 케이블 구성요소를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 연료 부하는 ASTM E84, UL910, NFPA 255, UL 723 또는 ULC S102에 언급된 바와 같은 ASTM E84의 슈타이너 터널 시험 방법에 따라 측정될 때 약 5 피트 이하의 화염 이동 거리, 약 0.5 이하의 연기의 피크 광학 밀도 및/또는 약 0.15 이하의 평균 광학 밀도를 생성하도록 설계된다.In some embodiments, the wire and cable product has a specified amount of polymer insulation and/or other polymer cable components contributing to its fuel load. In some embodiments, the fuel load is designed to produce a flame travel distance of less than or equal to about 5 feet, a peak optical density of smoke of less than or equal to about 0.5, and/or an average optical density of smoke of less than or equal to about 0.15, as measured according to the Steiner Tunnel Test Method of ASTM E84, such as those described in ASTM E84, UL910, NFPA 255, UL 723, or ULC S102.

몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 압축 이벤트를 거치기 전에 냉각 및/또는 경화된다. 경화로 인해, 폴리머 케이블 구성요소는 폴리머 케이블 구성요소가 압축되기 전에 냉각 및/또는 경화되지 않은 경우에 일어날 것만큼 변형되지 않았기 때문에 원하는 전기적 특성을 제공할 수 있다.In some embodiments, the polymer cable component is cooled and/or cured prior to undergoing the compression event. Due to the curing, the polymer cable component may provide the desired electrical properties because it is not deformed as much as would occur if the polymer cable component were not cooled and/or cured prior to compression.

몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 경화된 후 덜 변형되기 때문에, 더 적은 총 폴리머가 와이어 및 케이블 제품 내에 포함될 수도 있고, 이에 의해 와이어 및 케이블 제품의 총 연료 부하를 감소시킬 수도 있다. 몇몇 실시예에서, 감소된 연료 부하 와이어 및 케이블 제품은 약 20 pf/ft 미만의 정전용량 값을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 감소된 연료 부하 와이어 및 케이블 제품은 약 50 옴 내지 150 옴, 또는 약 75 옴 내지 125 옴, 또는 약 100 옴과 동일한 임피던스 값을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 감소된 연료 부하 와이어 및 케이블 제품은 약 62% 내지 80%, 또는 약 66% 내지 70%의 전파 속도를 갖는다.In some embodiments, because the polymer cable components are less deformable after curing, less total polymer may be included in the wire and cable product, thereby reducing the total fuel load of the wire and cable product. In some embodiments, the reduced fuel load wire and cable product has a capacitance value less than about 20 pf/ft. In some embodiments, the reduced fuel load wire and cable product has an impedance value equal to about 50 ohms to 150 ohms, or about 75 ohms to 125 ohms, or about 100 ohms. In some embodiments, the reduced fuel load wire and cable product has a propagation velocity of about 62% to 80%, or about 66% to 70%.

몇몇 제조 시설에서, 매우 뜨거운 절연 전도체 또는 다른 폴리머 케이블 구성요소를 압출된 후 천천히 냉각할 수 있는 충분한 공간이 있다. 몇몇 시설에서, 이 초기 냉각 단계는 최근에 압출된 폴리머 구성요소를 주위 공기 또는 트로프 내에 수용된 물에 연장된 시간 기간 동안 노출시키는 것을 수반한다. 와이어 및 케이블 제조는 일반적으로 케이블 구성요소가 빠르게 이동하는 연속 프로세스이므로, 각각의 이들 냉각 방법은 예를 들어, 약 40 피트 초과의 상당한 양의 공간을 필요로 할 수 있다. 압출된 폴리머 구성요소가 냉각될 수 있게 하는 데 요구되는 장거리는 많은 제조 현장 공간을 필요로 한다. 부가적으로, 이들 냉각 방법은 일반적으로 폴리머 케이블 구성요소의 온도를 주위 온도 아래로 유도하지 않는다.In some manufacturing facilities, there is sufficient space to allow the very hot insulated conductor or other polymer cable component to cool slowly after it has been extruded. In some facilities, this initial cooling step involves exposing the recently extruded polymer component to ambient air or to water contained in a trough for an extended period of time. Since wire and cable manufacturing is typically a continuous process in which the cable component moves rapidly, each of these cooling methods can require a significant amount of space, for example, in excess of about 40 feet. The long distances required to allow the extruded polymer component to cool require significant manufacturing floor space. Additionally, these cooling methods typically do not bring the temperature of the polymer cable component below ambient temperature.

몇몇 실시예에서, 더 빠른 온도 감소는 시간을 절약하고 압출기 제조 작업의 푸트프린트를 감소시키는 모두에 유리하다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 또는 극저온 유체를 갖는 냉각 챔버가 압출된 직후 폴리머 케이블 구성요소를 급속하게 냉각하는 데 사용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 압출기 이후의 냉각 챔버는 약 10 피트 미만 길이, 또는 약 8 피트 미만 길이, 또는 약 5 피트 미만 길이, 또는 약 3 피트 미만 길이이다.In some embodiments, a faster temperature reduction is advantageous both for saving time and for reducing the footprint of the extruder manufacturing operation. In some embodiments, a cooling chamber having a cooled or cryogenic fluid can be used to rapidly cool the polymer cable component immediately after extrusion. In some embodiments, the cooling chamber after the extruder is less than about 10 feet long, or less than about 8 feet long, or less than about 5 feet long, or less than about 3 feet long.

일 비한정적인 예에서, 고체 FEP 플라크의 쇼어 D 경도가 이하에 설명된 바와 같이 측정되었다. 고체 FEP 폴리머의 사출 성형된 플라크가 이 예 전반에 걸쳐 사용되었다. 플라크는 61 mm 길이, 61 mm 폭, 및 2 mm 높이였다. 고체 FEP 플라크의 쇼어 D 경도는 약 20℃의 주위 온도에서 측정되었다. 플라크는 이어서 액체 질소의 풀에 플라크를 침지함으로써 상이한 시간의 길이 동안 액체 질소에 노출되었다. 플라크의 쇼어 D 경도는 상이한 노출 시간 후에 측정되었다. 데이터는 도 21에 도시되어 있다.In one non-limiting example, the Shore D hardness of solid FEP plaques was measured as described below. Injection molded plaques of solid FEP polymer were used throughout this example. The plaques were 61 mm long, 61 mm wide, and 2 mm high. The Shore D hardness of the solid FEP plaques was measured at an ambient temperature of about 20° C. The plaques were then exposed to liquid nitrogen for different lengths of time by immersing the plaques in a pool of liquid nitrogen. The Shore D hardness of the plaques was measured after different exposure times. The data are shown in FIG. 21 .

도 21에서 알 수 있는 바와 같이, FEP 플라크의 쇼어 D 경도는 약 10초 동안 액체 질소에 노출된 후 약 60으로부터 약 83으로 증가한다. 액체 질소에 약 10초 노출 후, FEP 플라크는 약 83의 최대 경도에 도달했다. 10초를 넘어 액체 질소에 계속 노출은 FEP 플라크의 경도를 계속 증가시키지 않았다.As can be seen in Figure 21, the Shore D hardness of the FEP plaque increases from about 60 to about 83 after exposure to liquid nitrogen for about 10 seconds. After about 10 seconds of exposure to liquid nitrogen, the FEP plaque reached a maximum hardness of about 83. Continued exposure to liquid nitrogen beyond 10 seconds did not continue to increase the hardness of the FEP plaque.

후속 예에서, 고체 FEP 플라크의 쇼어 D 경도는 플라크가 지정된 시간 기간 동안 액체 질소에 노출된 후 주위 온도로 복귀함에 따라 측정되었다. 플라크는 6초, 10초 또는 30초 동안 액체 질소에 침지되었고, 이어서 액체 질소로부터 제거되었다. 3회의 시험의 각각에 대해, 플라크의 쇼어 D 경도는 플라크가 주위 온도로 복귀될 때까지 지정된 시간 간격으로 측정되었다.In subsequent examples, the Shore D hardness of solid FEP plaques was measured as the plaques were exposed to liquid nitrogen for specified periods of time and then returned to ambient temperature. The plaques were immersed in liquid nitrogen for 6, 10, or 30 seconds and then removed from the liquid nitrogen. For each of the three tests, the Shore D hardness of the plaques was measured at specified time intervals until the plaques returned to ambient temperature.

도 22는 6초, 10초, 또는 30초 동안 액체 질소에 침지된 후 주위 온도로 복귀할 때 플라크의 쇼어 D 경도를 도시하고 있다. 도 22에 도시되어 있는 바와 같이, 10초 동안 액체 질소에 노출된 샘플과 30초 동안 액체 질소에 노출된 샘플 사이의 시간 경과에 따른 경도 변화의 차이는 비교적 거의 없다. 이는 도 21에 도시되어 있는 데이터와 상관하여 FEP 플라크가 액체 질소에 노출의 약 10초 후에 그 최대 경도에 도달된 것을 시사한다. 6초 동안 액체 질소에 노출된 플라크는 플라크가 주위 조건에 노출됨에 따라 감소하는 약 76의 더 낮은 초기 쇼어 D 경도에 도달했을 가능성이 있다.Figure 22 illustrates the Shore D hardness of plaques upon return to ambient temperature after immersion in liquid nitrogen for 6, 10, or 30 seconds. As shown in Figure 22, there is relatively little difference in hardness change over time between the samples exposed to liquid nitrogen for 10 seconds and those exposed to liquid nitrogen for 30 seconds. This suggests, in correlation with the data shown in Figure 21, that the FEP plaques reached their maximum hardness after about 10 seconds of exposure to liquid nitrogen. It is likely that the plaques exposed to liquid nitrogen for 6 seconds reached a lower initial Shore D hardness of about 76, which decreased as the plaques were exposed to ambient conditions.

후속 예에서, 고체 FEP 플라크는 10초 동안 액체 질소에 침지되고 이어서 제거되었다. 쇼어 D 경도와 플라크의 온도(℃)는 플라크가 주위 온도로 복귀될 때 측정되었다. 도 23a 내지 도 23c는 상이한 시간 기간에 걸친 이 데이터를 도시하고 있다.In a follow-up example, a solid FEP plaque was immersed in liquid nitrogen for 10 seconds and then removed. The Shore D hardness and the temperature (in °C) of the plaque were measured when the plaque was returned to ambient temperature. Figures 23a through 23c illustrate this data over different time periods.

도 23a는 약 390초에 걸친 고체 FEP 플라크의 쇼어 D 경도의 강하 및 온도 상승을 도시하고 있다. 도 23b는 쇼어 D 경도의 강하 및 약 180초에 걸친 고체 FEP 플라크의 온도 상승을 도시하고 있다. 도 23c는 쇼어 D 경도의 강하 및 약 30초에 걸친 고체 FEP 플라크의 온도 상승을 도시하고 있다. 도 23a 내지 도 23c에서 -60℃ 미만의 온도 데이터는 직접 측정이기보다는 추정이라는 것이 주목되어야 한다.Figure 23a illustrates the Shore D hardness drop and temperature rise of a solid FEP plaque over a period of about 390 seconds. Figure 23b illustrates the Shore D hardness drop and temperature rise of a solid FEP plaque over a period of about 180 seconds. Figure 23c illustrates the Shore D hardness drop and temperature rise of a solid FEP plaque over a period of about 30 seconds. It should be noted that the temperature data below -60° C. in Figures 23a-23c are estimates rather than direct measurements.

다른 비한정적인 예에서, 발포체 FEP의 쇼어 D 경도가 측정되었다. 발포체 FEP 샘플을 제조하기 위해, FEP 발포체 절연 와이어는 고체 FEP 플라크 주위에 단단히 감겼다. 발포체 FEP 절연 와이어의 쇼어 D 경도는 약 20℃의 주위 온도에서 측정되었다. FEP 발포체 절연 와이어는 이어서 액체 질소의 풀 내에 FEP 발포체 절연 와이어를 침지함으로써 상이한 시간의 길이 동안 액체 질소에 노출되었다. 발포체 FEP의 쇼어 D 경도는 상이한 노출 시간 후에 측정되었다. 데이터는 도 24에 도시되어 있다.In another non-limiting example, the Shore D hardness of foam FEP was measured. To prepare the foam FEP samples, the FEP foam insulated wire was tightly wound around a solid FEP plaque. The Shore D hardness of the foam FEP insulated wire was measured at an ambient temperature of about 20°C. The FEP foam insulated wire was then exposed to liquid nitrogen for different lengths of time by immersing the FEP foam insulated wire in a pool of liquid nitrogen. The Shore D hardness of the foam FEP was measured after different exposure times. The data are shown in FIG. 24.

도 24에 도시되어 있는 바와 같이, FEP 발포체의 쇼어 D 경도는 주위 온도에서 약 29이고 약 15초 동안 액체 질소에 노출된 후 약 63으로 상승한다. 일단 발포체 FEP가 약 63의 쇼어 D 경도에 도달하면, 쇼어 D 경도는 안정기에 접어들고 액체 질소에 대한 추가 노출 시간 후에 상당히 증가하지 않는다.As illustrated in FIG. 24, the Shore D hardness of the FEP foam is about 29 at ambient temperature and increases to about 63 after exposure to liquid nitrogen for about 15 seconds. Once the foam FEP reaches a Shore D hardness of about 63, the Shore D hardness plateaus and does not increase significantly after additional exposure time to liquid nitrogen.

도 25는 10초 동안 액체 질소 내에 침지된 후 주위 온도로 복귀할 때 FEP 발포체 절연 와이어의 쇼어 D 경도를 도시하고 있다. 발포체 FEP가 더 오랜 시간 기간 동안 주위 온도에 노출됨에 따라, 쇼어 D 경도는 주위 온도에서 약 29의 쇼어 D 경도에 도달할 때까지 감소한다.Figure 25 shows the Shore D hardness of FEP foam insulated wire when returned to ambient temperature after being immersed in liquid nitrogen for 10 seconds. As the foam FEP is exposed to ambient temperature for longer periods of time, the Shore D hardness decreases until it reaches a Shore D hardness of about 29 at ambient temperature.

후속 예에서, 발포체 FEP 절연 와이어는 10초 동안 액체 질소에 침지되고 이어서 제거되었다. 발포체 FEP가 주위 온도로 복귀함에 따라 쇼어 D 경도 및 발포체 FEP 절연 와이어의 온도가 측정되었다. 도 26은 일정 시간 기간에 걸친 이 데이터를 도시하고 있다.In a follow-up example, the foam FEP insulated wire was immersed in liquid nitrogen for 10 seconds and then removed. The Shore D hardness and temperature of the foam FEP insulated wire were measured as the foam FEP returned to ambient temperature. Figure 26 illustrates this data over a period of time.

도 26은 약 390초에 걸친 고체 FEP 플라크의 쇼어 D 경도의 강하 및 온도 상승을 도시하고 있다. 약 -55℃ 미만의 초기 온도 데이터는 수집되지 않았다는 것이 주목되어야 한다.Figure 26 illustrates the Shore D hardness decay and temperature rise of a solid FEP plaque over a period of approximately 390 seconds. It should be noted that no initial temperature data were collected below approximately -55°C.

도 27은 시간 경과에 따라 액체 질소에 노출될 때 고체 FEP와 발포체 FEP의 모두의 쇼어 D 경도를 도시하고 있다. 도 27에 의해 알 수 있는 바와 같이, 고체 FEP에 대한 쇼어 D 경도는 일반적으로 약 10초 후에 증가를 중지한다. 발포체 FEP에 대한 쇼어 D 경도는 일반적으로 약 15초 후에 증가를 중지한다.Figure 27 shows the Shore D hardness of both solid FEP and foam FEP when exposed to liquid nitrogen over time. As can be seen from Figure 27, the Shore D hardness for solid FEP typically stops increasing after about 10 seconds. The Shore D hardness for foam FEP typically stops increasing after about 15 seconds.

도 28은 10초 동안 액체 질소에 노출된 후 주위 조건에 노출되었을 때 고체 FEP와 발포체 FEP의 모두의 쇼어 D 경도를 도시하고 있다. 특히, 발포체 FEP의 쇼어 D 경도는 더 느리게 감소되었고 주위 온도에서 그 쇼어 D 경도로 복귀하는 데 고체 FEP보다 3분 초과 더 오래 소요되었다.Figure 28 shows the Shore D hardness of both solid FEP and foam FEP when exposed to liquid nitrogen for 10 seconds and then exposed to ambient conditions. In particular, the Shore D hardness of the foam FEP decreased more slowly and took over 3 minutes longer than the solid FEP to return to its Shore D hardness at ambient temperature.

도 29는 10초 동안 액체 질소에 노출된 후 주위 조건에 노출되었을 때 고체 FEP 및 발포체 FEP의 온도를 도시하고 있다. 발포체 FEP의 온도는 더 느리게 증가되었고 주위 온도로 복귀하는 데 고체 FEP보다 10분 초과 더 오래 소요되었다.Figure 29 shows the temperatures of solid FEP and foam FEP when exposed to liquid nitrogen for 10 seconds and then exposed to ambient conditions. The temperature of the foam FEP increased more slowly and took over 10 minutes longer to return to ambient temperature than the solid FEP.

이론에 의해 구속되지 않고, 발포체 FEP 내의 에어 포켓은 고체 FEP보다 더 느리게 온도를 변화시키는 것으로 고려된다. 이에 따라, 발포체 FEP 절연재는 액체 질소에 노출될 때 그 최저 온도 및 연관된 증가된 경도에 도달하는 데 더 오래 소요된다. 발포체 FEP는 또한 액체 질소로부터 제거된 후 그 주위 온도 및 연관 경도로 복귀하는 데 더 오래 소요된다.Without being bound by theory, it is believed that air pockets within the foam FEP change temperature more slowly than solid FEP. Accordingly, the foam FEP insulation takes longer to reach its minimum temperature and associated increased hardness when exposed to liquid nitrogen. The foam FEP also takes longer to return to its ambient temperature and associated hardness after being removed from the liquid nitrogen.

상기 예는 고체 및 발포체 FEP의 견지에서 설명되었지만, 유사한 데이터가 임의의 형태 및 유형의 폴리머에 대해 쉽게 수집될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다. 일단 폴리머의 경도가 주위 경도로 복귀하는 속도가 이해되면, 압축 이벤트를 받게 될 때 폴리머 케이블 구성요소의 경도는 폴리머 구성요소가 냉각 용기를 떠난 후에 주위 온도에 노출되는 시간을 조절함으로써 제어될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기 사이의 거리 및/또는 제조 라인의 라인 속도는 압축기 또는 변형 지점에서 폴리머 케이블 구성요소의 원하는 경도에 도달하기 위해 조정될 수도 있다.While the above examples have been described in terms of solid and foam FEP, it will be appreciated that similar data may be readily collected for any shape and type of polymer. Once the rate at which the hardness of the polymer returns to ambient hardness is understood, the hardness of the polymer cable component when subjected to a compression event can be controlled by controlling the time that the polymer component is exposed to ambient temperature after leaving the cooling vessel. In some embodiments, the distance between cooling vessels and/or the line speed of the manufacturing line may also be adjusted to achieve the desired hardness of the polymer cable component at the compression or strain point.

냉각 시간(예를 들어, 극저온 유체 또는 다른 냉각 매체에 대한 노출 시간)은 대안적으로 또는 부가적으로 압축력 또는 다른 변형력을 받게 되는 지점에서 폴리머 케이블 구성요소의 원하는 경도에 도달하기 위해 조정될 수 있다는 것이 유사하게 이해될 수 있을 것이다.It will likewise be appreciated that the cooling time (e.g., exposure time to a cryogenic fluid or other cooling medium) may alternatively or additionally be adjusted to reach a desired hardness of the polymer cable component at the point where it is subjected to a compressive or other deforming force.

몇몇 실시예에서, 경도를 증가시키기 위한 본 명세서에 설명된 방법은 구성요소가 압축력을 경험하기 전에 또는 폴리머 케이블 구성요소가 주위 온도에서 유사한 구성요소에 대한 압축력을 경험할 때 폴리머 케이블 구성요소의 쇼어 D 경도의 적어도 약 10% 증가를 발생한다.In some embodiments, the method described herein for increasing hardness results in an increase in the Shore D hardness of the polymer cable component by at least about 10% before the component experiences a compressive force or when the polymer cable component experiences a compressive force relative to a similar component at ambient temperature.

몇몇 실시예에서, 본 명세서에 설명된 경도를 증가시키기 위한 방법은 20℃에서 동일한 폴리머로 제조된 유사한 구성요소에 비해 폴리머 케이블 구성요소에서 쇼어 D 경도의 적어도 약 10% 이상 증가를 발생한다. 몇몇 실시예에서, 본 명세서에 설명된 경도를 증가시키기 위한 방법은 20℃에서 유사한 구성요소에 비해 폴리머 케이블 구성요소에서 쇼어 D 경도의 적어도 약 10% 이상 증가를 발생하고 압축 이벤트에 의해 야기된 변형을 적어도 약 0.0005 인치만큼 감소시킨다.In some embodiments, the method for increasing hardness described herein produces an increase in Shore D hardness in a polymeric cable component of at least about 10 percent or greater as compared to a similar component made from the same polymer at 20° C. In some embodiments, the method for increasing hardness described herein produces an increase in Shore D hardness in a polymeric cable component of at least about 10 percent or greater as compared to a similar component at 20° C. and reduces strain caused by a compression event by at least about 0.0005 inches.

몇몇 실시예에서, 주위 온도에서 유사한 구성요소에 비해 쇼어 D 경도의 적어도 약 10% 증가는 약 10 피트 미만 길이인 냉각 챔버를 사용하여 발생된다.In some embodiments, an increase in Shore D hardness of at least about 10% compared to a similar component at ambient temperature is achieved using a cooling chamber that is less than about 10 feet long.

모든 경우에 대해, 쇼어 D 경도의 10% 증가는 브리넬, 마이어, 비커스, 로크웰, 및 쇼어 A와 같은 다른 쇼어 경도계 스케일과 같은 다른 경도 시험으로 변환될 수 있다는 것이 이해될 수 있을 것이다.In all cases, it can be understood that a 10% increase in Shore D hardness can be converted to other hardness tests such as other Shore hardness scales such as Brinell, Meyer, Vickers, Rockwell, and Shore A.

참조를 위해, 쇼어 D 경도계 시험은 ASTM D2240 및 ISO 868에 설명되어 있다. 경도 값은 샘플 내로의 경도계 인덴터 푸트(indenter foot)의 침투에 의해 결정된다. 쇼어 경도 측정치는 무차원이며 0 내지 100 범위이다. 쇼어 경도 수치가 높을수록, 재료가 더 경성이고 변형에 더 저항성이다. 몇몇 실시예에서, 경도를 증가시키기 위한 개시된 방법은 40 내지 80의 쇼어 경도를 나타내는 기재에 대해 가장 유리하다.For reference, the Shore D durometer test is described in ASTM D2240 and ISO 868. Hardness values are determined by penetration of the durometer indenter foot into the sample. Shore hardness measurements are dimensionless and range from 0 to 100. The higher the Shore hardness number, the harder and more resistant to deformation the material. In some embodiments, the disclosed methods for increasing hardness are most advantageous for substrates exhibiting Shore hardnesses of 40 to 80.

본 명세서에 설명된 방법, 시스템 및 실시예는 일반적으로 폴리머 구성요소의 경도를 조정하는 것에 관한 것이다. 본 명세서에서 고려되는 폴리머는 열가소성 물질, 열경화성 물질, 고무 및/또는 엘라스토머를 포함하지만 이들에 한정되는 것은 아니며, 이들 각각은 발포되거나 고체일 수도 있고 다양한 첨가제 및/또는 방염제를 함유할 수도 있다. 고려되는 특정 폴리머는 선형 저밀도 폴리에틸렌-LLDPE, 고밀도 폴리에틸렌-HDPE, 폴리에틸렌-PE, 퍼플루오로알콕시 알칸-PFA, 폴리테트라플루오로에틸렌-PTFE, 폴리비닐리덴플루오라이드-PVDF, 에틸렌 클로로트리플루오로에틸렌-ECTFE, 테트라플루오로에틸렌 퍼플루오로메틸비닐에테르-MFA, 폴리페닐렌설파이드-PPS, 폴리에테르 에테르 케톤-PEEK, 폴리에테르케톤-PEK, 폴리에틸렌이민-PEI, 플루오르화 에틸렌 프로필렌-FEP, 에틸렌 테트라플루오로에틸렌-ETFE, 에틸렌 플루오로에틸렌 프로필렌-EFEP, 폴리프로필렌-PP, 나일론-PA, 폴리염화비닐-PVC, 폴리카보네이트-PC, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌-ABS, 폴리스티렌-PS, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)와 같은 폴리에스테르, 폴리이미드-PI, 폴리아미드-이미드-PAI, 천연 고무, 합성 고무, 플루오르엘라스토머-FKM 및 이들의 블렌드 또는 합금을 포함하지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.The methods, systems and embodiments described herein generally relate to adjusting the hardness of polymer components. Polymers contemplated herein include, but are not limited to, thermoplastics, thermosets, rubbers and/or elastomers, each of which may be foamed or solid and may contain various additives and/or flame retardants. Specific polymers considered include linear low-density polyethylene-LLDPE, high-density polyethylene-HDPE, polyethylene-PE, perfluoroalkoxy alkanes-PFA, polytetrafluoroethylene-PTFE, polyvinylidene fluoride-PVDF, ethylene chlorotrifluoroethylene-ECTFE, tetrafluoroethylene perfluoromethylvinyl ether-MFA, polyphenylene sulfide-PPS, polyether ether ketone-PEEK, polyether ketone-PEK, polyethylene imine-PEI, fluorinated ethylene propylene-FEP, ethylene tetrafluoroethylene-ETFE, ethylene fluoroethylene propylene-EFEP, polypropylene-PP, nylon-PA, polyvinyl chloride-PVC, polycarbonate-PC, acrylonitrile butadiene styrene-ABS, polystyrene-PS, polyesters such as polyethylene terephthalate (PET), polyimides-PI, polyamide-imides-PAI, natural rubber, synthetics. Including but not limited to rubber, fluoroelastomers-FKM and blends or alloys thereof.

개시된 실시예는 폴리머 케이블 구성요소에 대한 압축력의 영향을 감소시키는 방법을 포함하고, 방법은 주위 조건 하에서의 폴리머 케이블 구성요소의 경도인 제1 경도를 갖는 폴리머 케이블 구성요소를 제공하는 단계; 제1 경도와는 상이한 제2 경도로 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계; 폴리머 케이블 구성요소에 압축력을 인가하는 단계; 폴리머 케이블 구성요소가 제1 경도로 복귀할 수 있게 하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소가 제2 경도에 있는 동안 폴리머 케이블 구성요소가 압축력을 받게 된다. 몇몇 실시예에서, 압축력은 제1 경도에서의 폴리머 케이블 구성요소에 비해 제2 경도에서의 폴리머 케이블 구성요소의 더 적은 변형을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 제2 경도는 제1 경도보다 더 크다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각된 유체에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각된 고체 표면에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 고체 표면은 회전한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 극저온 액체에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 약 10초 이하 동안 극저온 액체에 노출된다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 6초 내지 10초 동안 극저온 액체에 노출된다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각된 가스에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 가스는 15℃ 내지 -10℃이다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 외부 표면, 내부 벌크, 및 내부 표면을 포함하고, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소의 외부 표면을 냉각하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 전도체의 원주를 둘러싸는 폴리머 절연재이다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 전도체의 원주를 둘러싸는 플루오로폴리머 절연재이다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 압축력을 받게 되기 전에 더 이상 10초 이하 동안 냉각되지 않는다. 몇몇 실시예는, 폴리머 케이블 구성요소가 압축력을 받게 되기 전에 5초 이하에 폴리머 케이블 구성요소의 냉각을 중지하는 단계를 더 포함한다.The disclosed embodiments include a method of reducing the effect of a compressive force on a polymer cable component, the method comprising: providing a polymer cable component having a first hardness, which is a hardness of the polymer cable component under ambient conditions; temporarily changing the hardness of the polymer cable component to a second hardness, which is different from the first hardness; applying a compressive force to the polymer cable component; and allowing the polymer cable component to return to the first hardness. In some embodiments, the polymer cable component is subjected to the compressive force while the polymer cable component is at the second hardness. In some embodiments, the compressive force produces less deformation of the polymer cable component at the second hardness compared to the polymer cable component at the first hardness. In some embodiments, the second hardness is greater than the first hardness. In some embodiments, the step of temporarily changing the hardness of the polymer cable component comprises cooling the polymer cable component. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cooled fluid. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cooled solid surface. In some embodiments, the cooled solid surface rotates. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cryogenic liquid. In some embodiments, the polymer cable component is exposed to the cryogenic liquid for less than about 10 seconds. In some embodiments, the polymer cable component is exposed to the cryogenic liquid for between 6 seconds and 10 seconds. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cooled gas. In some embodiments, the cooled gas is between 15° C. and -10° C. In some embodiments, the polymer cable component comprises an outer surface, an inner bulk, and an inner surface, and the step of cooling the polymer cable component comprises cooling the outer surface of the polymer cable component. In some embodiments, the polymer cable component is a polymer insulation surrounding the circumference of the conductor. In some embodiments, the polymer cable component is a fluoropolymer insulation surrounding the circumference of the conductor. In some embodiments, the polymer cable component is not cooled for less than 10 seconds before the polymer cable component is subjected to a compressive force. Some embodiments further comprise stopping the cooling of the polymer cable component less than 5 seconds before the polymer cable component is subjected to a compressive force.

추가적인 개시된 실시예는 통신 케이블의 제조 방법을 포함하고, 방법은 제1 단면 반경 및 제2 단면 반경을 갖는 폴리머 케이블 구성요소를 제공하는 단계로서, 제1 단면 반경은 단면을 따라 폴리머 케이블 구성요소의 중심으로부터 폴리머 케이블 구성요소의 에지까지의 최대 거리이고, 제2 단면 반경은 단면을 따라 폴리머 케이블 구성요소의 중심으로부터 폴리머 케이블 구성요소의 에지까지의 최소 거리이고, 제1 단면 반경은 대략 제2 단면 반경 +/-3%와 동일하고, 폴리머 케이블 구성요소는 제1 경도를 갖고, 제1 경도는 주위 조건 하에서의 폴리머 케이블 구성요소의 경도인, 폴리머 케이블 구성요소 제공 단계; 제1 경도보다 더 큰 제2 경도로 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계; 폴리머 케이블 구성요소에 압축력을 인가하는 단계로서, 압축력 후, 제1 단면 반경은 대략 제2 단면 반경 +/-10%와 동일한, 압축력 인가 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 압축력은 제1 경도에서의 폴리머 케이블 구성요소에 비해 제2 경도에서의 폴리머 케이블 구성요소의 더 적은 변형을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각된 유체에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 극저온 액체에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각된 가스에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 압축력을 받게 되기 전에 더 이상 10초 이하 동안 냉각되지 않는다. 몇몇 실시예는, 폴리머 케이블 구성요소가 압축력을 받게 되기 전에 5초 이하에 폴리머 케이블 구성요소의 냉각을 중지하는 단계를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 전도체의 원주를 둘러싸는 폴리머 절연재이다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 전도체의 원주를 둘러싸는 플루오로폴리머 절연재이다. 추가적인 개시된 실시예는 통신 케이블의 제조 방법을 포함하고, 방법은 제1 직경 및 제2 직경을 갖는 폴리머 케이블 구성요소를 제공하는 단계로서, 제1 직경 및 제2 직경은 서로 수직이고, 제1 직경은 대략 제2 직경 +/-3%와 동일하고, 폴리머 케이블 구성요소는 제1 경도를 갖고, 제1 경도는 주위 조건 하에서 폴리머 케이블 구성요소의 경도인, 폴리머 케이블 구성요소 제공 단계; 제1 경도보다 더 큰 제2 경도로 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계; 폴리머 케이블 구성요소에 압축력을 인가하는 단계로서, 압축력 후, 제1 직경은 대략 제2 직경 +/-10%와 동일한, 압축력 인가 단계; 폴리머 케이블 구성요소가 제1 경도로 복귀할 수 있게 하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소가 제2 경도에 있는 동안 폴리머 케이블 구성요소가 압축력을 받게 된다. 몇몇 실시예에서, 압축력은 제1 경도에서의 폴리머 케이블 구성요소에 비해 제2 경도에서의 폴리머 케이블 구성요소의 더 적은 변형을 생성한다. 몇몇 실시예에서, 제2 경도는 제1 경도보다 더 크다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각된 고체 표면에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 고체 표면은 회전한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 극저온 액체에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각된 가스에 노출하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 냉각된 가스는 15℃ 내지 -10℃이다.Additional disclosed embodiments include a method of making a communication cable, the method comprising the steps of: providing a polymer cable component having a first cross-sectional radius and a second cross-sectional radius, wherein the first cross-sectional radius is a maximum distance from a center of the polymer cable component to an edge of the polymer cable component along the cross-section, and the second cross-sectional radius is a minimum distance from a center of the polymer cable component to an edge of the polymer cable component along the cross-section, the first cross-sectional radius is approximately equal to +/- 3% of the second cross-sectional radius, the polymer cable component having a first hardness, the first hardness being a hardness of the polymer cable component under ambient conditions; temporarily changing the hardness of the polymer cable component to a second hardness greater than the first hardness; applying a compressive force to the polymer cable component, wherein after the compressive force, the first cross-sectional radius is approximately equal to +/- 10% of the second cross-sectional radius. In some embodiments, the compressive force produces less deformation of the polymer cable component at the second hardness than the polymer cable component at the first hardness. In some embodiments, the step of temporarily changing the hardness of the polymer cable component comprises cooling the polymer cable component. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cooled fluid. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cryogenic liquid. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cooled gas. In some embodiments, the polymer cable component is not cooled for more than 10 seconds before the compressive force is applied. Some embodiments further comprise ceasing the cooling of the polymer cable component for less than 5 seconds before the polymer cable component is subjected to the compressive force. In some embodiments, the polymer cable component is a polymer insulation surrounding the circumference of the conductor. In some embodiments, the polymer cable component is a fluoropolymer insulation surrounding the circumference of the conductor. A further disclosed embodiment comprises a method of making a communication cable, the method comprising: providing a polymer cable component having a first diameter and a second diameter, wherein the first diameter and the second diameter are perpendicular to one another, the first diameter is approximately equal to +/- 3% of the second diameter, the polymer cable component having a first hardness, the first hardness being a hardness of the polymer cable component under ambient conditions; temporarily changing the hardness of the polymer cable component to a second hardness greater than the first hardness; applying a compressive force to the polymer cable component, wherein after the compressive force, the first diameter is approximately equal to +/- 10% of the second diameter; allowing the polymer cable component to return to the first hardness. In some embodiments, the polymer cable component is subjected to the compressive force while the polymer cable component is at the second hardness. In some embodiments, the compressive force produces less deformation of the polymer cable component at the second hardness than the polymer cable component at the first hardness. In some embodiments, the second hardness is greater than the first hardness. In some embodiments, the step of temporarily changing the hardness of the polymer cable component comprises cooling the polymer cable component. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cooled solid surface. In some embodiments, the cooled solid surface is rotated. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cryogenic liquid. In some embodiments, the step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cooled gas. In some embodiments, the cooled gas is between 15° C. and -10° C.

추가적인 개시된 실시예는 통신 케이블의 제조 방법을 포함하고, 방법은 제1, 제2, 제3 및 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체를 제공하는 단계로서, 각각의 폴리머 절연 전도체 쌍은 2개의 폴리머 절연 전도체를 포함하고, 각각의 폴리머 절연 전도체는 제1 경도를 갖고, 여기서 제1 경도는 주위 조건에서 폴리머 절연 전도체의 경도인, 제1, 제2, 제3 및 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체 제공 단계; 제1 경도와는 상이한 제2 경도로 제1, 제2, 및 제3 쌍의 폴리머 절연 전도체의 폴리머 절연 전도체의 경도를 일시적으로 변경하는 단계; 100 미터에 걸친 제1 전파 지연을 갖는 제1 연선을 형성하기 위해 제1 쌍의 폴리머 절연 전도체를 함께 트위스팅하는 단계; 100 미터에 걸친 제2 전파 지연을 갖는 제2 연선을 형성하기 위해 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체를 함께 트위스팅하는 단계; 100 미터에 걸친 제3 전파 지연을 갖는 제3 연선을 형성하기 위해 제3 쌍의 폴리머 절연 전도체를 함께 트위스팅하는 단계; 100 미터에 걸친 제4 전파 지연을 갖는 제4 연선을 형성하기 위해 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체를 함께 트위스팅하는 단계를 포함하고, 100 미터에 걸친 제1, 제2, 제3 및 제4 전파 지연에 대한 100 미터에 걸친 전파 지연의 차이는 서로 50 나노초 이내이다. 몇몇 실시예에서, 100 미터에 걸친 제1, 제2, 제3 및 제4 전파 지연은 약 25 나노초 미만의 지연 스큐를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 절연 전도체의 경도를 일시적으로 변경하는 단계는 폴리머 절연 전도체를 냉각하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체의 폴리머 절연 전도체의 경도를 일시적으로 변경하는 단계는 각각 제1, 제2, 제3, 제4 시간 기간 동안 제1, 제2, 제3, 및 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체를 냉각하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 제1 시간 기간은 제2 시간 기간보다 더 길고, 제2 시간 기간은 제3 시간 기간보다 더 길다. 몇몇 실시예에서, 제1 시간 기간은 약 8 내지 10초이고, 제2 시간 기간은 약 6 내지 8초이고, 제3 시간 기간은 약 4 내지 6초이다. 몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 연선은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 꼬임 길이를 갖고, 제1 꼬임 길이는 제2 꼬임 길이보다 더 짧고, 제2 꼬임 길이는 제3 꼬임 길이보다 더 짧다. 몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 연선은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 꼬임 길이를 갖고, 제1 꼬임 길이는 제2 꼬임 길이보다 더 짧고 제2 꼬임 길이는 제3 꼬임 길이보다 더 짧고, 제1 시간 기간은 제2 시간 기간보다 더 길고, 제2 시간 기간은 제3 시간 기간보다 더 길다. 몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 연선의 폴리머 절연 전도체는 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 압착비를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제1 압착비는 제2 압착비보다 더 작고, 제2 압착비는 제3 압착비보다 더 작다. 몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 연선은 각각 제1, 제2, 제3 및 제4 신호 속도를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 제1 신호 속도는 제2 신호 속도보다 더 크고, 제2 신호 속도는 제3 신호 속도보다 더 크다. 몇몇 실시예에서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 쌍의 폴리머 절연 전도체는 각각 상이한 제2 경도를 갖는, 방법. 몇몇 실시예에서, 제1 쌍의 폴리머 절연 전도체의 제2 경도는 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체의 제2 경도보다 더 크고, 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체의 제2 경도는 제3 쌍의 폴리머 절연 전도체의 제2 경도보다 더 크다. 추가적인 실시예는 통신 케이블의 제조 방법에 관한 것으로서, 방법은 제1 쌍의 폴리머 절연 전도체 및 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체를 제공하는 단계로서, 각각의 폴리머 절연 전도체 쌍은 2개의 폴리머 절연 전도체를 포함하고, 각각의 폴리머 절연 전도체는 제1 경도를 갖고, 여기서 제1 경도는 주위 조건에서 폴리머 절연 전도체의 경도인, 제1 및 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체 제공 단계; 제1 경도와는 상이한 제2 경도로 제1 쌍의 폴리머 절연 전도체의 폴리머 절연 전도체의 경도를 일시적으로 변경하는 단계; 100 미터에 걸친 제1 전파 지연을 갖는 제1 연선을 형성하기 위해 제1 쌍의 폴리머 절연 전도체를 함께 트위스팅하는 단계; 100 미터에 걸친 제2 전파 지연을 갖는 제2 연선을 형성하기 위해 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체를 함께 트위스팅하는 단계를 포함하고, 100 미터에 걸친 제1 전파 지연 및 100 미터에 걸친 제2 전파 지연은 서로 25 나노초 이내이다. 몇몇 실시예에서, 제1 및 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체의 폴리머 절연 전도체의 경도를 일시적으로 변경하는 단계는 제1 및 제2 쌍의 폴리머 절연 전도체를 냉각하는 단계를 포함한다.A further disclosed embodiment comprises a method of making a communications cable, the method comprising the steps of providing first, second, third and fourth pairs of polymer-insulated conductors, each pair of polymer-insulated conductors comprising two polymer-insulated conductors, each polymer-insulated conductor having a first hardness, wherein the first hardness is a hardness of the polymer-insulated conductors at ambient conditions; temporarily changing the hardness of the polymer-insulated conductors of the first, second and third pairs of polymer-insulated conductors to a second hardness different from the first hardness; twisting the first pair of polymer-insulated conductors together to form a first strand having a first propagation delay over 100 meters; twisting the second pair of polymer-insulated conductors together to form a second strand having a second propagation delay over 100 meters; twisting the third pair of polymer-insulated conductors together to form a third strand having a third propagation delay over 100 meters; A fourth strand having a fourth propagation delay over 100 meters comprises a step of twisting together a fourth pair of polymer-insulated conductors to form a fourth strand, wherein the differences in the propagation delay over 100 meters for the first, second, third, and fourth propagation delays over 100 meters are within 50 nanoseconds of each other. In some embodiments, the first, second, third, and fourth propagation delays over 100 meters have a delay skew of less than about 25 nanoseconds. In some embodiments, the step of temporarily modifying the hardness of the polymer-insulated conductor comprises cooling the polymer-insulated conductor. In some embodiments, the step of temporarily modifying the hardness of the polymer-insulated conductor of the first, second, third, and fourth pairs of polymer-insulated conductors comprises cooling the first, second, third, and fourth pairs of polymer-insulated conductors for first, second, third, and fourth time periods, respectively. In some embodiments, the first time period is longer than the second time period, and the second time period is longer than the third time period. In some embodiments, the first time period is about 8 to 10 seconds, the second time period is about 6 to 8 seconds, and the third time period is about 4 to 6 seconds. In some embodiments, the first, second, third, and fourth stranded conductors have first, second, third, and fourth twist lengths, respectively, wherein the first twist length is shorter than the second twist length and the second twist length is shorter than the third twist length. In some embodiments, the first, second, third, and fourth stranded conductors have first, second, third, and fourth twist lengths, respectively, wherein the first twist length is shorter than the second twist length and the second twist length is shorter than the third twist length, the first time period is longer than the second time period, and the second time period is longer than the third time period. In some embodiments, the polymer insulated conductors of the first, second, third, and fourth stranded conductors have first, second, third, and fourth compression ratios, respectively. In some embodiments, the first compression ratio is less than the second compression ratio, and the second compression ratio is less than the third compression ratio. In some embodiments, the first, second, third, and fourth strands have first, second, third, and fourth signal rates, respectively. In some embodiments, the first signal rate is greater than the second signal rate, and the second signal rate is greater than the third signal rate. In some embodiments, the first, second, third, and fourth pairs of polymer-insulated conductors each have different second hardnesses. In some embodiments, the second hardness of the first pair of polymer-insulated conductors is greater than the second hardness of the second pair of polymer-insulated conductors, and the second hardness of the second pair of polymer-insulated conductors is greater than the second hardness of the third pair of polymer-insulated conductors. A further embodiment relates to a method of making a communications cable, the method comprising the steps of providing a first pair of polymer-insulated conductors and a second pair of polymer-insulated conductors, each pair of polymer-insulated conductors comprising two polymer-insulated conductors, each polymer-insulated conductor having a first hardness, wherein the first hardness is a hardness of the polymer-insulated conductors at ambient conditions; temporarily changing the hardness of the polymer-insulated conductors of the first pair of polymer-insulated conductors to a second hardness different from the first hardness; twisting the first pair of polymer-insulated conductors together to form a first strand having a first propagation delay over 100 meters; and twisting the second pair of polymer-insulated conductors together to form a second strand having a second propagation delay over 100 meters, wherein the first propagation delay over 100 meters and the second propagation delay over 100 meters are within 25 nanoseconds of each other. In some embodiments, the step of temporarily changing the hardness of the polymer insulating conductors of the first and second pairs of polymer insulating conductors comprises the step of cooling the first and second pairs of polymer insulating conductors.

몇몇 개시된 실시예는 와이어 및 케이블 제품을 제조하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 시스템은 폴리머 케이블 구성요소를 풀도록 구성된 풀림부; 폴리머 케이블 구성요소를 수용하도록 구성된 냉각 용기로서, 냉각 용기는 냉각된 유체를 수용하는, 냉각 용기; 및 폴리머 케이블 구성요소를 권취하도록 구성된 권취부를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 액체 질소를 수용한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소를 수용하도록 구성된 2차 구조체를 더 포함하고, 2차 구조체의 내부는 냉각 챔버의 내부와 유체 연통한다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 액체 질소를 수용하고 질소 증기는 냉각 용기의 내부로부터 2차 구조체의 내부로 이동한다. 몇몇 실시예에서, 2차 구조체는 중공 튜브이다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기 내의 분위기는 주위 온도보다 더 낮다. 몇몇 실시예에서, 냉각 용기는 단열된다. 몇몇 실시예에서, 냉동 장비를 더 포함하고, 냉동 장비는 냉각 용기에 냉각된 공기를 제공하도록 구성된다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 폴리머 절연 전도체이고, 제1 폴리머 절연 전도체 및 제2 폴리머 절연 전도체를 수용하고 연선을 형성하도록 구성된 트위너를 더 포함한다. 몇몇 실시예에서, 트위너 내의 분위기는 주위 온도보다 더 낮다. 몇몇 실시예는, 폴리머 케이블 구성요소를 수용하도록 구성된 2차 구조체를 더 포함하고, 2차 구조체의 내부는 냉각 챔버의 내부와 유체 연통하고, 2차 구조체는 트위너의 내부와 유체 연통한다. 추가적인 실시예는 와이어 및 케이블 제품을 제조하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 시스템은 폴리머 케이블 구성요소를 풀도록 구성된 풀림부; 폴리머 케이블 구성요소에 접촉하도록 구성된 냉각 표면, 및 폴리머 케이블 구성요소를 권취하도록 구성된 권취부를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 냉각 표면은 냉각된 롤러이다. 몇몇 실시예는, 복수의 냉각된 롤러를 더 포함한다.Some disclosed embodiments relate to systems for manufacturing wire and cable products, the system comprising: an unwinder configured to unwind a polymer cable component; a cooling vessel configured to receive the polymer cable component, the cooling vessel containing a cooled fluid; and a winder configured to wind the polymer cable component. In some embodiments, the cooling vessel contains liquid nitrogen. In some embodiments, the cooling vessel further comprises a secondary structure configured to receive the polymer cable component, the interior of the secondary structure being in fluid communication with the interior of the cooling chamber. In some embodiments, the cooling vessel contains liquid nitrogen, and the nitrogen vapor travels from the interior of the cooling vessel to the interior of the secondary structure. In some embodiments, the secondary structure is a hollow tube. In some embodiments, the atmosphere within the cooling vessel is lower than the ambient temperature. In some embodiments, the cooling vessel is insulated. In some embodiments, the cooling vessel further comprises refrigeration equipment, the refrigeration equipment being configured to provide cooled air to the cooling vessel. In some embodiments, the polymer cable component is a polymer insulated conductor, and further comprises a twiner configured to receive a first polymer insulated conductor and a second polymer insulated conductor and form a strand. In some embodiments, the atmosphere within the twinner is lower than the ambient temperature. Some embodiments further include a secondary structure configured to receive a polymer cable component, the interior of the secondary structure being in fluid communication with the interior of the cooling chamber, the secondary structure being in fluid communication with the interior of the twinner. A further embodiment relates to a system for manufacturing a wire and cable product, the system including an unwinder configured to unwind a polymer cable component; a cooling surface configured to contact the polymer cable component; and a winder configured to wind the polymer cable component. In some embodiments, the cooling surface is a cooled roller. Some embodiments further include a plurality of cooled rollers.

또 다른 개시된 실시예는 낮은 연료 부하 와이어 및 케이블 제품을 제조하는 방법에 관한 것으로서, 방법은 와이어 및 케이블 제품의 원하는 전기적 특성을 설정하는 단계로서, 와이어 및 케이블 제품은 폴리머 케이블 구성요소를 포함하고, 폴리머 케이블 구성요소는 제1 연료 부하 및 제1 경도를 갖고, 폴리머 케이블 구성요소는 ASTM E84의 슈타이너 터널 시험 방법에 따라 측정될 때 약 5 피트 이하의 화염 이동 거리, 약 0.5 이하의 연기의 피크 광학 밀도 및 약 0.15 이하의 평균 광학 밀도를 갖고, 제1 경도는 주위 조건 하에서 폴리머 케이블 구성요소의 경도인, 전기적 특성 설정 단계; 제1 경도보다 더 큰 제2 경도로 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계; 폴리머 케이블 구성요소가 제2 경도에 있는 동안 폴리머 케이블 구성요소에 압축력을 인가함으로써 폴리머 케이블 구성요소에 제1 변형량을 야기하는 단계; 및 폴리머 케이블 구성요소를 사용하여 와이어 및 케이블 제품을 형성하는 단계로서, 와이어 및 케이블 제품은 폴리머 케이블 구성요소가 제1 변형량으로 변형될 때 설정된 원하는 전기적 특성을 충족하지만 폴리머 케이블 구성요소가 제2 변형량만큼 변형되면 원하는 전기적 특성을 충족하지 않을 것이며, 제2 변형량은 폴리머 케이블 구성요소가 제1 경도에 있는 경우 압축력을 받게 될 때 폴리머 케이블 구성요소가 변형될 양인, 와이어 및 케이블 제품을 형성하는 단계를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 폴리머 케이블 구성요소는 전도성 와이어 주위의 폴리머 절연층이다. 몇몇 실시예에서, 와이어 및 케이블 제품은 연선이다. 몇몇 실시예에서, 와이어 및 케이블 제품은 ASTM E84의 슈타이너 터널 시험 방법에 의해 측정될 때 4 피트 미만의 화염 이동 거리를 생성한다. 몇몇 실시예에서, 와이어 및 케이블 제품은 ASTM E84의 슈타이너 터널 시험 방법에 의해 측정될 때 0.4 미만의 연기의 피크 광학 밀도를 생성한다. 몇몇 실시예에서, 와이어 및 케이블 제품은 ASTM E84의 슈타이너 터널 시험 방법에 의해 측정될 때 0.15 미만의 평균 광학 밀도를 생성한다. 몇몇 실시예에서, 와이어 및 케이블 제품의 원하는 전기적 특성은 약 20 pf/ft 미만의 정전용량 값이다. 몇몇 실시예에서, 와이어 및 케이블 제품의 원하는 전기적 특성은 약 75 옴 내지 125 옴의 임피던스 값이다. 몇몇 실시예에서, 와이어 및 케이블 제품의 원하는 전기적 특성은 약 62% 내지 80%의 전파 속도이다.Another disclosed embodiment is directed to a method of making a low fuel load wire and cable product, the method comprising the steps of: establishing desired electrical characteristics of the wire and cable product, wherein the wire and cable product comprises a polymeric cable component, the polymeric cable component having a first fuel load and a first hardness, wherein the polymeric cable component has a flame travel distance of less than or equal to about 5 feet, a peak optical density of smoke of less than or equal to about 0.5, and an average optical density of smoke of less than or equal to about 0.15 as measured in accordance with the Steiner Tunnel Test Method of ASTM E84, wherein the first hardness is a hardness of the polymeric cable component under ambient conditions; temporarily changing the hardness of the polymeric cable component to a second hardness that is greater than the first hardness; applying a compressive force to the polymeric cable component while the polymeric cable component is at the second hardness, thereby causing a first amount of strain in the polymeric cable component; and forming a wire and cable product using the polymer cable component, wherein the wire and cable product satisfies the set desired electrical properties when the polymer cable component is deformed to a first strain but does not satisfy the desired electrical properties when the polymer cable component is deformed to a second strain, wherein the second strain is an amount by which the polymer cable component would be deformed when subjected to a compressive force when the polymer cable component is at the first hardness. In some embodiments, the polymer cable component is a polymer insulation layer around a conductive wire. In some embodiments, the wire and cable product is a stranded wire. In some embodiments, the wire and cable product produces a flame travel distance of less than 4 feet as measured by the Steiner Tunnel Test Method set forth in ASTM E84. In some embodiments, the wire and cable product produces a peak optical density of smoke of less than 0.4 as measured by the Steiner Tunnel Test Method set forth in ASTM E84. In some embodiments, the wire and cable product produces an average optical density of less than 0.15 as measured by the Steiner Tunnel Test Method set forth in ASTM E84. In some embodiments, the desired electrical characteristics of the wire and cable product are a capacitance value of less than about 20 pf/ft. In some embodiments, the desired electrical characteristics of the wire and cable product are an impedance value of about 75 ohms to 125 ohms. In some embodiments, the desired electrical characteristics of the wire and cable product are a propagation velocity of about 62% to 80%.

추가적인 개시된 실시예는 연선의 형성 방법에 관한 것으로서, 방법은 제1 압착비를 갖는 제1 연선을 생성하기 위해 제1 속도로 케이블 트위닝 장치를 동작하는 단계; 제1 폴리머 절연층에 의해 전기적으로 절연된 제1 전도체를 포함하는 제1 폴리머 절연 전도체를 제공하는 단계; 제2 폴리머 절연층에 의해 전기적으로 절연된 제2 전도체를 포함하는 제2 폴리머 절연 전도체를 제공하는 단계; 적어도 제1 폴리머 절연 전도체를 극저온 유체에 노출하는 단계; 및 제2 압착비를 갖는 제2 연선을 생성하기 위해 제2 속도로 케이블 트위닝 장치를 동작하는 단계를 포함하고, 제2 연선은 제1 및 제2 폴리머 절연 전도체를 포함하고, 제2 속도는 제1 속도보다 더 빠르다. 몇몇 실시예에서, 제2 압착비는 제1 압착비의 10% 이내이다. 몇몇 실시예에서, 제2 압착비는 제1 압착비보다 더 작다. 몇몇 실시예에서, 제2 속도는 제1 속도보다 적어도 15% 더 빠르다. 몇몇 실시예에서, 제2 속도는 제1 속도보다 적어도 25% 더 빠르다. 몇몇 실시예에서, 제1 속도는 와이어 및 케이블 제품용 케이블 트위닝 장치의 정격 속도이고, 제2 속도는 제1 속도보다 적어도 10% 더 빠르다. 몇몇 실시예에서, 제2 속도는 제1 속도보다 적어도 10% 더 빠르고, 제2 압착비는 제1 압착비보다 더 작다. 몇몇 실시예에서, 제1 속도는 적어도 분당 60 피트이고, 제2 속도는 적어도 분당 70 피트이다. 몇몇 실시예에서, 제1 속도는 적어도 분당 160 피트이고, 제2 속도는 적어도 분당 180 피트이다. 몇몇 실시예에서, 제1 속도는 적어도 분당 220 피트이고, 제2 속도는 적어도 분당 275 피트이다. 몇몇 실시예에서, 극저온 유체는 액체 질소이다.A further disclosed embodiment relates to a method of forming a strand, comprising: operating a cable twinning apparatus at a first speed to produce a first strand having a first crimp ratio; providing a first polymer insulated conductor comprising a first conductor electrically insulated by a first polymer insulating layer; providing a second polymer insulated conductor comprising a second conductor electrically insulated by a second polymer insulating layer; exposing at least the first polymer insulated conductor to a cryogenic fluid; and operating the cable twinning apparatus at a second speed to produce a second strand having a second crimp ratio, the second strand comprising the first and second polymer insulated conductors, wherein the second speed is greater than the first speed. In some embodiments, the second crimp ratio is within 10% of the first crimp ratio. In some embodiments, the second crimp ratio is less than the first crimp ratio. In some embodiments, the second speed is at least 15% greater than the first speed. In some embodiments, the second speed is at least 25% greater than the first speed. In some embodiments, the first speed is a rated speed of the cable twinning device for wire and cable products, and the second speed is at least 10 percent faster than the first speed. In some embodiments, the second speed is at least 10 percent faster than the first speed, and the second compression ratio is less than the first compression ratio. In some embodiments, the first speed is at least 60 feet per minute and the second speed is at least 70 feet per minute. In some embodiments, the first speed is at least 160 feet per minute and the second speed is at least 180 feet per minute. In some embodiments, the first speed is at least 220 feet per minute and the second speed is at least 275 feet per minute. In some embodiments, the cryogenic fluid is liquid nitrogen.

통상의 기술자는 본 개시내용의 바람직한 실시예에 대한 개선 및 수정을 인식할 것이다. 모든 이러한 개선 및 수정은 본 출원에 개시된 개념 및 이어지는 청구범위의 범주 내에서 고려된다. 본 발명의 개시된 실시예의 임의의 주어진 요소는 단일 구조, 단일 단계, 단일 물질 등으로 구현될 수도 있다는 것이 이해되어야 한다. 유사하게, 개시된 실시예의 주어진 요소는 다수의 구조, 단계, 물질 등으로 구현될 수도 있다.Those skilled in the art will recognize improvements and modifications to the preferred embodiments of the present disclosure. All such improvements and modifications are considered within the scope of the concepts disclosed herein and the claims that follow. It should be understood that any given element of the disclosed embodiments of the present invention may be implemented as a single structure, a single step, a single material, etc. Similarly, a given element of the disclosed embodiments may be implemented as a plurality of structures, steps, materials, etc.

전술된 설명은 본 개시내용의 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 및 다른 교시를 예시하고 설명한다. 부가적으로, 본 개시내용은 개시된 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 및 다른 교시의 특정 실시예만을 나타내고 설명하지만, 전술된 바와 같이, 본 개시내용의 교시가 다양한 다른 조합, 수정 및 환경에서 사용이 가능하고 관련 기술 분야의 통상의 기술자의 기술 및/또는 지식에 상응하는 본 명세서에 표현된 바와 같은 교시의 범주 내에서 변경 또는 수정이 가능하다는 것이 이해되어야 한다. 상기에서 본 명세서에 설명된 실시예는 또한 본 개시내용의 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성, 및 다른 교시를 실시하는 것으로 알려진 특정 최상의 모드를 설명하고 통상의 기술자가 본 개시내용의 교시를 이러한 또는 다른 실시예에서 그리고 특정 용례 또는 용도에 의해 요구되는 다양한 수정과 함께 이용하는 것을 가능하게 하도록 의도된다. 이에 따라, 본 개시내용의 프로세스, 기계, 제조, 물질의 조성 및 다른 교시는 본 명세서에 개시된 정확한 실시예 및 예를 한정하도록 의도되지 않는다. 본 명세서의 임의의 섹션 표제는 37 C.F.R. § 1.77의 제안과의 일관성을 위해서만 또는 그렇지 않으면 편성 큐를 제공하기 위해서만 제공된다. 이들 표제는 본 명세서에 설명된 발명(들)을 한정하거나 특징화하지 않을 것이다.The foregoing description illustrates and describes the processes, machines, manufactures, compositions of matter, and other teachings of the present disclosure. Additionally, while the present disclosure illustrates and describes only specific embodiments of the disclosed processes, machines, manufactures, compositions of matter, and other teachings, it should be understood that the teachings of the present disclosure are capable of use in various other combinations, modifications, and environments and that changes or modifications are possible within the scope of the teachings as expressed herein, commensurate with the skill and/or knowledge of those skilled in the art. The embodiments described herein above also illustrate certain best modes known to practice the processes, machines, manufactures, compositions of matter, and other teachings of the present disclosure and are intended to enable one of ordinary skill in the art to utilize the teachings of the present disclosure in these or other embodiments and with various modifications as required by a particular application or use. Accordingly, the processes, machines, manufactures, compositions of matter, and other teachings of the present disclosure are not intended to be limited to the precise embodiments and examples disclosed herein. Any section headings herein are intended to be limited to the specific embodiments and examples set forth herein, as defined in 37 C.F.R. Provided solely for consistency with the suggestions in § 1.77 or otherwise to provide organizing cues. These headings are not intended to limit or characterize the invention(s) described herein.

Claims (88)

폴리머 케이블 구성요소에 대한 압축력의 영향을 감소시키는 방법이며,
주위 조건 하에서의 폴리머 케이블 구성요소의 경도인 제1 경도를 갖는 폴리머 케이블 구성요소를 제공하는 단계;
제1 경도와는 상이한 제2 경도로 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계;
폴리머 케이블 구성요소에 압축력을 인가하는 단계;
폴리머 케이블 구성요소가 제1 경도로 복귀할 수 있게 하는 단계를 포함하며,
상기 폴리머 케이블 구성요소의 경도를 일시적으로 변경하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계를 포함하고,
상기 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소를 극저온 액체에 노출하는 단계를 포함하며,
상기 폴리머 케이블 구성요소는 6초 내지 10초 동안 극저온 액체에 노출되는, 방법.
A method for reducing the effect of compressive force on polymer cable components,
A step of providing a polymer cable component having a first hardness, which is a hardness of the polymer cable component under ambient conditions;
A step of temporarily changing the hardness of a polymer cable component to a second hardness different from the first hardness;
A step of applying a compressive force to a polymer cable component;
A step for allowing the polymer cable component to return to the first hardness,
The step of temporarily changing the hardness of the polymer cable component comprises the step of cooling the polymer cable component;
The step of cooling the polymer cable component comprises exposing the polymer cable component to a cryogenic liquid;
A method wherein the polymer cable component is exposed to a cryogenic liquid for 6 to 10 seconds.
제1항에 있어서, 폴리머 케이블 구성요소가 제2 경도에 있는 동안 폴리머 케이블 구성요소가 압축력을 받게 되는, 방법.A method in accordance with claim 1, wherein the polymer cable component is subjected to a compressive force while the polymer cable component is at the second hardness. 제1항에 있어서, 압축력은 제1 경도에서의 폴리머 케이블 구성요소에 비해 제2 경도에서의 폴리머 케이블 구성요소의 더 적은 변형을 생성하는, 방법.A method in which, in the first aspect, the compressive force produces less deformation of the polymer cable component at the second hardness compared to the polymer cable component at the first hardness. 제1항에 있어서, 제2 경도는 제1 경도보다 더 큰, 방법.A method in the first aspect, wherein the second hardness is greater than the first hardness. 제1항에 있어서, 폴리머 케이블 구성요소는 외부 표면, 내부 벌크, 및 내부 표면을 포함하고, 폴리머 케이블 구성요소를 냉각하는 단계는 폴리머 케이블 구성요소의 외부 표면을 냉각하는 단계를 포함하는, 방법.A method in accordance with claim 1, wherein the polymer cable component comprises an outer surface, an inner bulk, and an inner surface, and wherein the step of cooling the polymer cable component comprises a step of cooling the outer surface of the polymer cable component. 제1항에 있어서, 폴리머 케이블 구성요소는 전도체의 원주를 둘러싸는 폴리머 절연체인, 방법.A method in accordance with claim 1, wherein the polymer cable component is a polymer insulator surrounding the circumference of the conductor. 제1항에 있어서, 폴리머 케이블 구성요소는 전도체의 원주를 둘러싸는 플루오로폴리머 절연체인, 방법.A method in accordance with claim 1, wherein the polymer cable component is a fluoropolymer insulator surrounding the circumference of the conductor. 제1항에 있어서, 폴리머 케이블 구성요소는 압축력을 받게 되기 전에 더 이상 10초 이하 동안 냉각되지 않는, 방법.A method in claim 1, wherein the polymer cable component is not cooled for more than 10 seconds prior to being subjected to a compressive force. 제1항에 있어서, 폴리머 케이블 구성요소가 압축력을 받게 되기 전에 5초 이하에 폴리머 케이블 구성요소의 냉각을 중지하는 단계를 더 포함하는, 방법.A method according to claim 1, further comprising the step of stopping cooling of the polymer cable component for 5 seconds or less before the polymer cable component is subjected to a compressive force. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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